Frage zu einer Aufgabe (komplexer Spannungsteiler)

Hallo,

Mein Problem ist folgendes, ich habe eine Aufgabe gerechnet, bei der ich auch das richtige Ergebnis heraus habe, allerdings nur einen Bruchteil der Punkte bekommen habe, weil der Ansatz komplett falsch sei. Deswegen wuerde ich bei folgenden Aufgabe gerne wissen, was genau ich da falsch gemacht habe, bzw. wieso mein Ansatz nicht funktioniert. Leider kann ich den Verantwortlichen im Moment nicht dazu befragen.

Die Schaltung:

+-- C1 --+ O--x +---+---+---O +-- R1 --+ | | | | U1 R2 C2 U2 | | | | V | | V (soll 'nen Pfeil sein ;) | | O---------------+---+---O

Vorgaben: U1 = 10 * U2 (beide komplex, also "unterstrichen") R2 = 1 MOhm C2 = 9 pF

Aufgabenstellung: Ein 10/1 Spannungsteiler fuer ein Ozziloskop ist unter der Verwendung der komplexen Rechnung so zu dimensionieren, dass sein Teilerverhaeltnis U2/U1 frequenzunabhaengig wird.

Mein Vorgehen ist sicherlich nicht der Standardweg, nur warum ist es

*falsch*?

Als erstes habe ich Zi (an U2) ermittelt: Zi = (R1 * R2) / (R1 + R2 + jw C1 R1 R2 + jw C2 R1 R2) w ~ kleines Omega (w = 2 * PI * f)

Dann den Kurzschlussstrom an U2:

I2k = U1 * ((1 + jw C1 R1) / R1)

Das ganze entsprechend U2 = Zi* I2k zusammengezogen, dass ich folgendes erhielt - unter einsetzen von U1 / U2 = 10:

10 R2 + 10 jw C1 R1 R2 = R1 + R2 + jw C1 R1 R2 + jw C2 R1 R2

Dann habe ich einen Koeffizientenvergleich nach jw durchgefuehrt - das Glied will ich ja eleminiert wissen, womit ich folgende zwei Gleichungen erhielt:

9 C1 = C2 => C1 = 9 pF R1 = 9 R2 = 9 MOhm

Vielen Dank fuer die Hilfe, Gruss, Kore

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Kore Nordmann
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Kore Nordmann schrieb:

Es muss natuerlich 3 pF heissen, sry,

Kore

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Kore Nordmann

Egal wie, aber ich komm auf weniger als 3 pF.

Das muß ja auch mit Gleichspannung gehen.

Laß einfach erst mal die Widerstände weg und fahre mit einer steilen 10V Flanke drauf. Davon soll 1V Ladung am 9pF C2 Dingens ankommen. Die Widerstände danach sind simple DC Spannungsteilerei.

Ok, deine Wechselspannungsmethode mag schon ürgendwie was herausbringen, aber ob sie bei 0Hz und bei unendlichHz fluppt, da tät ich ein wenich zweifeln.

MfG

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Franz Glaser (KN)

Kore Nordmann schrieb:

Wie kommt man denn auf sowas? Da würde ich aber auch staunen, wenn das jemand so einfach hinschreibt. Das soll wohl der Innenwiderstand der Quelle sein?

Der direkte Weg wäre, einfch die Spannungsteilerformel Ua=Z2/(Z1+Z2)=1/10 anzusetzen und nach Re- und Im-Anteil aufzuspalten.

Hmm. Mit I =U*R hast Du das Ohm'sche Gesetz neu erfunden. Möglicherweise ein Schreibfehler?

Ab jetzt kann man es nachvollziehen..

Gruss Udo

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Udo Piechottka

"Franz Glaser (KN)" schrieb:

Er hat ja die Gleichung soweit gebracht, dass Real- und Imaginärteil separat dastehen und die Beziehung einmal das Verhältnis der Widerstände und und im anderen Fall das Verhältnis der Kapazitäten ausdrückt. Damit ist der Frequenzgang von DC-.. linear und phasengetreu. Im Prinzip verhalten sich die jeweiligen Anteile reziprok, was zu einer Kombination von Hoch- und Tiefpass mit identischer Grenzfrequenz führt.

Gruss Udo

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Udo Piechottka

Hallo, Udo,

Du (ifmd.messdatensysteme) meintest am 27.02.04:

Nein - Dein Lesefehler.

Viele Grüße! Helmut

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Helmut Hullen

Tun die sich nicht gegenseitig verkoppeln? Ich seh' diese Betrachtungsweise nicht. Aber macht nix, ist eh wurscht.

Ich will ihm seine Idee nicht streitig machen :-) Ich denk selber radikaler, gleichstromiger, das ist alles.

Mir grausts einfach von Anfang an, einen Anteil des Z gegen unendlich rennen zu sehen weil ich mit unendlich so furchtbar ungern rechnen mag. Formeln, in denen das vorkommt, sind mir höxt suspekt: 0/0 oder undendlich * 0 und solchenes Zeuch, da kommt nix G'scheits raus, auch wenn ich's zuvor wegddividiert habe weil's eh auf beiden Seiten der Gleichung steht.

Nicht beachtend, daß dieses Wegkürzen nur dann gilt, wenn auch wirklich was mit value drinsteht. Du kennst doch alle die Spielchen aus der Schulzeit!

Und eben jennes hat er mit seinem wC getan. Alles höxt suspekt ohne daß ich mirs genau anschau, nur so aus dem Augenwinkel.

Der kapazitive Spannungsteiler / Ladungsteiler gefällt mir halt am besten. Da weiß man, was man hat. Ich gebe zu, daß ich schon Oszi-Strippen umgebaut habe. Es war leichter, den C2 zu ändern als den C1-Trimmer.

MfG

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Franz Glaser (KN)

Udo Piechottka schrieb:

Ich habe die Zwischenrechnungen weggelassen, ich komm darueber ueber: Zi = R1 || R2 || Xc1 || Xc2 (Kurzschluss an U1)

Wie Helmut anmerkte habe ich entsprechend I = U / R => I = U * (1 / R) umgeformt.

Also meint ihr, dass ich ruhig nocheinmal mit dem Pruefer reden sollte,

3 (von 13 nichtbekommenen, von insges. 15) Punkten wuerden mir in dem Fall schon ausreichen?

Gruss, Kore

PS.: Dann bliebe nur das Problem, das so zu tun, dass sich der Pruefer nicht bevormundet fuehlt :)

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Kore Nordmann

Hallo, Kore,

Du (lordhong) meintest am 27.02.04:

Ist richtig.

Gi (wegen Parallelschaltung von 4 Bauteilen) ist

1/R1 + 1/R2 + jw(C1 + C2)

Der Rest ist niedere Bruchrechnung.

Gi = (R2 + R1 + jwR1R2(C1 + C2))/(R1R2) und Dein Ausdruck für Ri stimmt damit überein.

Viele Grüße! Helmut

Reply to
Helmut Hullen

Nein, es ist absolut falsch zu behaupten, daß der Ansatz überhaupt falsch sei. Ja, er mag etwas ungewöhnlich und mühsam sein, jedoch keineswegs falsch.

Also Zi = Z1 || Z2 = Z1 * Z2 / (Z1 + Z2)

Erwartet wurde wohl die Spannungsteilerregel: U1/U2 = (Z1 + Z2) / Z2 = 1 + Z1/Z2 = 10 usw.

Okay wegen Zi = Ul/Ik bzw Yi=Ik/Ul

Also Re{9 * Z2} = Re{Z1} und Im{9 * Z2} = Im{Z1}

C1 = 1pF

HTH und Grüßle aus dem sonnigen Schwaben Alex

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Alexander Wolf

Helmut Hullen schrieb:

Stimmt - Zu schnell gelesen :-)

Gruss Udo

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Udo Piechottka

Hallo, Alexander,

Du (alexander.wolf) meintest am 28.02.04:

??? Für den Innenwiderstand gewiss nicht.

Leerlaufspannung:

U1/U2 (umgedreht, weil länger einfach):

U1/U2 = 1 + Z1/Z2 = 1 + (R1 + jwC1)/(R2 + jwC2)

Und dann wieder simple Bruchrechnung sowie konjugiert-komplexe Erweiterung.

Viele Grüße! Helmut

Reply to
Helmut Hullen

Hallo,

unter

formatting link
findest du zumindest eine Anleitung wie mein ETechnik-Prof und mein Meßtechnik-Prof das berechnen (Seite 10 ff.).

Vielleicht hilfst es Dir ja weiter, ich persönlich weiß nämlich nicht, was du rechnest (Vielleicht ist Deine Rechnung nicht frequenzunabhähngig)!

Viel Erfolg

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Angelo Cuccato

ACK, ich meinte natürlich den Ansatz. Hier waren vermutlich meine Ausführungen nicht deutlich genug.

Es geht noch etwas einfacher ;-).

9 = Z1/Z2 = Y2/Y1 9 Y1 = Y2 9 (G1 + j\omega * C1) == G2 + j\omega * C2 9 Re{Y1} = Re{Y2} 9 G1 = G2 9 R2 = R1 und 9 Im{Y1} = Im{Y2} 9 j\omega * C1 == j\omega * C2 9 C1 = C2
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Alexander Wolf

Oops, muß natürlich lauten:

...

9 \omega * C1 = \omega C2, ...

da der Imaginärteil einer komplexen Zahl eine reelle Zahl ist.

MfG Alex

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Alexander Wolf

Mit sicherheit ist C1 = 9 pF ;-)

Man kann sich viel rechnerei ersparen, wenn man sich erinnert, das der teiler auch bei gleichspannung funktionieren soll. Deshalb ersteinmal eine gleichung. Es verhalten sich die spannungen wie die widerstände:

10 : (R1 + R2 ) = 1 : R2 R1 + R2 = 10R2 R1 = 9R2 = 9MOhm

Das kann man jetzt auch mit den kehrwerten der kapazitäten machen. Hier die gleichung:

10 : (1/C1 + 1/C2) = 1 : 1/C2 1/C1 + 1/C2 = 10/C2 1/C1 = 9/C2 C2 = 9C1 = 81 pF

Es geht noch einfacher, wenn man weiß, das die produkte der einzelnen glieder gleich sein müssen:

R1 x C1 = R2 x C2 usw.

9M x 9 pF = 1M x C2

C2 = 81(MOhm x pF) : 1MOHm = 81 pF

Und das ohne "imaginäre" rechnerei ;-)

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horst-d.winzler

Herzlichen Dank,

an alle die mir bei der Aufgabe geholfen haben, habe nun die volle Punktzahl dafuer bekommen und damit mein Vordiplom :)

Gruss, Kore

Reply to
Kore Nordmann

Hallo, Kore,

Du (news) meintest am 03.03.04:

Herzlichen Glückwunsch!

Viele Grüße! Helmut

Reply to
Helmut Hullen

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