Elektronik, Schaltungstechnik und Messtechnik: Bauteile, Arbeitspunkt und Messfehler
Bauteile und Grundschaltungen
Der Kandidat muss ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Regeln, Reihen- und Parallelschaltung, Spannungsteiler sowie Leistungsanpassung beherrschen. Bei Dioden sind Durchlass- und Sperrrichtung, bei Zenerdioden die Spannungsbegrenzung, bei Transistoren die drei Grundschaltungen (Emitterschaltung, Kollektorschaltung, Basisschaltung) mit ihren Eigenschaften zu kennen. Operationsverstärker: virtuelle Masse, Gegenkopplung, Verstärkungsformel für invertierenden und nichtinvertierenden Betrieb.
Arbeitspunkt und Verstärker
Arbeitspunkteinstellung, Lastgerade, Verzerrung und Gegenkopplung sind Standardthemen. Bei der Gegenkopplung gilt: höhere Bandbreite und geringere Verzerrung, aber geringere Verstärkung. Schwingbedingungen (Phasenbedingung, Amplitudenbedingung) tauchen regelmäßig auf.
Messtechnik
Innenwiderstand von Messgeräten, Messbereichserweiterung durch Shunt oder Vorwiderstand, systematische und zufällige Fehler, Genauigkeitsklassen. Ein Drehspulmesswerk zeigt den Gleichrichtwert an, ein Digitalmultimeter meist den Effektivwert – bei nichtsinusförmigen Signalen ist das eine typische Fehlerquelle.
Fallen und Beispiel
Beliebt: Verwechslung von Effektivwert und Spitzenwert (bei Sinus gilt Û = U_eff · √2), Vorzeichenfehler beim invertierenden Verstärker, sowie die Annahme, ein idealer Operationsverstärker habe unendlichen Ausgangswiderstand – korrekt ist unendlicher Eingangs- und verschwindender Ausgangswiderstand.
Beispiel: Invertierender Verstärker mit R₁ = 1 kΩ und R₂ = 10 kΩ ergibt v = −R₂/R₁ = −10. Bei Eingangsspannung 0,5 V folgt U_a = −5 V.