Übungsaufgaben zu D/A-Umsetzern: Auflösung, gewichtetes Widerstandsnetzwerk, R-2R-Netzwerk und I²C-Baustein

Vier Übungsaufgaben zu D/A-Umsetzern – von einem I²C-Baustein am LED-Treiber mit Pull-up-Widerständen, Datenblattkennwerten, Messung und Ersatztyp über ein gewichtetes 5-Bit-Netzwerk mit Teilströmen und Fehlersuche und ein 6-Bit-R-2R-Netzwerk mit Treppenspannung bis zur Beschaltung, Adressierung und Ausgabe eines 12-Bit-I²C-DAC samt höherer Auflösung und Digitalpotenziometer. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

D/A-Umsetzer: Auflösung, gewichtetes Widerstandsnetzwerk, R-2R-Netzwerk und I²C-Baustein

Ein Mikrocontroller rechnet mit Zahlen, ein Ventil, ein Lüfter oder ein Lautsprecher braucht eine Spannung. Der D/A-Umsetzer macht aus dem Datenwort wieder eine analoge Größe. Dieser Artikel erklärt Schritt für Schritt Auflösung, Stufenzahl und Ausgangsspannung aus dem Bitmuster, das gewichtete Widerstandsnetzwerk mit Summierverstärker samt Teilströmen, das R-2R-Netzwerk und den Unterschied der beiden, die Fehlersuche im Netzwerk anhand der Ausgangsspannung, Kennwerte, Messen und Abgleich sowie D/A-Umsetzer-Bausteine mit I²C-Schnittstelle, Digitalpotenziometer und den Ersatz eines Bausteins.

Analogschalter, Multiplexer und Demultiplexer: Adressleitungen, Steuerpegel, Durchlasswiderstand und Messstellenumschaltung

Ein Multiplexer wählt über seine Adressleitungen einen von mehreren Kanälen aus, ein Demultiplexer verteilt ein Signal auf einen von mehreren Ausgängen. Dieser Artikel erklärt Schritt für Schritt Kanalzahl, Adressleitungen und Steuerpegel, das Erweitern von Multiplexern und den Anschluss an einen Zähler, Aufbau und Durchlasswiderstand von Analogschaltern, die Messstellenumschaltung vor dem A/D-Umsetzer, den Austausch von Bausteinen nach Datenblatt und den gemultiplexten Daten-/Adressbus.

Übungsaufgaben zu A/D-Umsetzern: Auflösung, Quantisierung, Abtastung, Umsetzverfahren und Analogeingang des Mikrocontrollers

Fünf Übungsaufgaben zu A/D-Umsetzern – von Messkette, LSB und Datenwort über Mindest-Bitzahl, Ergebnisregister, Referenzspannung und Ersatztyp aus einem englischen Datenblatt bis zu sukzessiver Approximation, Dual-Slope, Digitalvoltmeter, Signalanpassung, Abtasttheorem und den Registern eines Mikrocontroller-ADC. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Übungsaufgaben zu Z-Dioden: Datenblatt, Stabilisierung und Referenzschaltungen

Drei Übungsaufgaben zu Z-Dioden – vom Prüfen einer Z-Diode mit Datenblatt, Messwerten und Arbeitsgerade über die Stabilisierung für ein Anzeigemodul im Wohnmobil mit Vorwiderstand und Längstransistor bis zu einem einstellbaren Kalibriermodul mit OPV, Unterspannungs-Komparator und Fehlerbild bei unterbrochenem Siebkondensator. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Z-Dioden: Kennlinie, Stabilisierung mit Vorwiderstand und Begrenzerschaltungen

Eine Z-Diode hält in Sperrrichtung ihre Spannung über einen weiten Strombereich fast konstant. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Du Kennlinie und Datenblattwerte liest, eine Stabilisierung mit Vorwiderstand berechnest, den Arbeitspunkt grafisch bestimmst, Spannungen mit Z-Dioden begrenzt und die Z-Diode als Referenz für Längstransistor, Komparator und einstellbare OPV-Spannungsquelle nutzt.

Übungsaufgaben zu Widerständen und Potenziometern: E-Reihen, Kennzeichnung, Belastbarkeit, Digitalpotenziometer

Fünf Übungsaufgaben zu Widerständen und Potenziometern – von Farbcode, SMD-Aufdruck, E-Reihen und Widerstandsnetzwerk über Belastbarkeit und Toleranz eines Lastwiderstands und die Kennwerte eines Digitalpotenziometers bis zu Potenziometer- und Trimmerschaltungen und einem Verstärker mit digital einstellbarer Verstärkung. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Widerstände und Potenziometer: E-Reihen, Kennzeichnung, Belastbarkeit, Bauformen, Digitalpotenziometer

Widerstände sind die häufigsten Bauteile auf jeder Platine. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, welche Bauarten es gibt, wie Du Farbcode und SMD-Aufdruck liest, berechnete Werte einer E-Reihe zuordnest, Widerstände nach Toleranz und Belastbarkeit auswählst und zusammenschaltest, wie Potenziometer und Trimmer eine Schaltung verändern und wie Du ein Digitalpotenziometer nach Datenblatt einstellst und ansteuerst.

Übungsaufgaben zu veränderlichen Widerständen: NTC, PTC, LDR und Varistor

Drei Übungsaufgaben zu veränderlichen Widerständen – vom Zuordnen der Kennlinien und dem NTC-Spannungsteiler einer Terrarienüberwachung über das Toleranzband eines Fotowiderstands im Helligkeitssensor eines Infoterminals bis zur Temperaturerfassung in einem Akkupack mit Konstantstromquelle, englischer Kennwerttabelle, linearisiertem NTC und Überspannungsschutz. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Veränderliche Widerstände: NTC, PTC, LDR und Varistor in Sensor- und Schutzschaltungen

Heißleiter, Kaltleiter, Fotowiderstand und Varistor ändern ihren Widerstand mit Temperatur, Licht oder Spannung. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Du die Bauteile an Schaltzeichen und Kennlinie erkennst, Widerstandswerte aus Kennlinien, Toleranzbändern und (auch englischsprachigen) Kennwerttabellen bestimmst, Sensor-Spannungsteiler berechnet und auswählst und wie Varistor und Suppressordiode Geräteeingänge vor Überspannung schützen.

Übungsaufgaben zu Transistor als Schalter: Bipolar- und MOSFET-Schaltstufen, Basiswiderstand, Darlington-Treiber

Sieben Übungsaufgaben zum Transistor als Schalter – vom Leuchtmodul am Portpin, einer Relaisstufe und einer Freigabeschaltung aus Transistorgattern über ein Darlington-Treiberarray bis zur MOSFET-Treiberstufe für eine Heizfolie, Jumper- und pnp-Stufen und der Fehlersuche an einem Schließfachsystem. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Transistor als Schalter: Bipolar- und MOSFET-Schaltstufen, Basiswiderstand, Darlington-Treiber

Ein Mikrocontroller- oder Logikausgang liefert nur wenige Milliampere – für ein Relais, eine Lampe oder einen Hubmagneten reicht das nicht. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie ein Transistor als elektronischer Schalter arbeitet, wie Du Basisstrom und Basisvorwiderstand mit dem Übersteuerungsfaktor berechnest, Last- und Relaisströme bestimmst, die Eignung eines Transistors im Datenblatt prüfst, Transistorstufen als Gatter liest, MOSFETs und Darlington-Treiberarrays einsetzt und Schaltstufen durch Spannungsmessungen prüfst.

Übungsaufgaben zu Relais und Optokoppler: Ansteuerung, Kennwerte, galvanische Trennung

Drei Übungsaufgaben zu Relais und Optokopplern – von der Relaisstufe einer Containerheizung mit englischem Datenblatt über einen Optokoppler, der eine 24-V-Meldung an einen Mikrocontroller weitergibt, bis zur galvanischen Trennung in der SPS einer Verpackungsanlage mit Eingangsschaltung, Lichtschranke, PhotoMOS-Relais und Ersatztyp. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Relais und Optokoppler: Ansteuerung, Kennwerte, galvanische Trennung

Ein Mikrocontroller soll eine 230-V-Pumpe schalten, eine Steuerung ein 24-V-Signal sicher einlesen: Dazwischen braucht es eine galvanische Trennung. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Relais aufgebaut sind, wie Du ihre Kennwerte aus Datenblättern liest und Spulenstrom und Schaltbedingungen berechnest. Danach geht es um Optokoppler: Eingangs- und Ausgangskreis dimensionieren, mit dem Stromübertragungsverhältnis arbeiten, Halbleiterrelais einsetzen und die galvanische Trennung in SPS und Netzteil verstehen.

Übungsaufgaben zu Leuchtdioden: Kennwerte, Vorwiderstand, Ansteuerung, Reihen- und Parallelschaltung, LED-Arrays

Sieben Übungsaufgaben zu Leuchtdioden – von Betriebs- und Sicherungsanzeige, Zustands-LEDs am Mikrocontroller und Statusanzeigen im Stromlaufplan über den Tausch von Leuchtmeldern, Treiberstufen und Open-Drain-Ausgänge bis zu einer Füllstandsanzeige am Portexpander, LED-Strängen und einer LED-Matrix. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Leuchtdioden: Kennwerte, Vorwiderstand, Ansteuerung, Reihen- und Parallelschaltung, LED-Arrays

Leuchtdioden zeigen auf fast jeder Platine an, ob Spannung anliegt, ob eine Sicherung ausgelöst hat oder welchen Zustand ein Ausgang hat. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Du eine LED richtig anschließt, ihre Kennwerte im Datenblatt findest, den Vorwiderstand berechnest, den LED-Strom an Mikrocontroller-, Gatter-, OPV- und Transistorausgängen bestimmst, LEDs tauschst, in Reihe und parallel schaltest und Anzeigen in Stromlaufplänen auswertest.

Übungsaufgaben zu Kondensatoren und Spulen als Bauelemente: Bauformen, Kennwerte, Stütz-, Abblock- und Koppelkondensator

Drei Übungsaufgaben zu Kondensatoren und Spulen als Bauelemente – von der Bestückung einer Klopfsensor-Platine mit Elko-Auswahl und Gesamtkapazität über die Grundbeschaltung eines Logikbausteins mit Kennzeichnung und Zeitglied bis zur Abblockung, Reihenschaltung von Elkos und Drosselauswahl auf einer Steuerplatine. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Kondensatoren und Spulen als Bauelemente: Bauformen, Kennwerte, Stütz-, Abblock- und Koppelkondensator

Fast jede Platine trägt mehr Kondensatoren als jedes andere Bauteil. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, welche Bauformen es gibt, wie Du Kapazität, Toleranz, Spannungsfestigkeit und Temperaturbereich aus Aufdruck und Datenblatt abliest, Kondensatoren zusammenschaltest, auswählst und polrichtig bestückst. Danach geht es um ihre Aufgaben in der Schaltung – Glättung, Stützung, Abblockung und Kopplung –, um die richtige Platzierung im Layout, das Beschalten von Logikbausteinen und zum Schluss um Spulen und Drosseln als Bauelemente.

Übungsaufgaben zu Feldeffekttransistoren: MOSFET, JFET, IGBT und Gate-Treiber

Zwei Übungsaufgaben zu Feldeffekttransistoren – der Heizungsausgang eines Brutapparats mit Logic-Level-MOSFET, Shunt, Datenblattauswahl, Spannungs- und Verlustberechnung, Gate-Schutz und Halbbrückentreiber für den Wendemotor sowie ein Verlustvergleich zwischen Silizium- und GaN-Transistoren in einem USB-C-Netzteil. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Feldeffekttransistoren: MOSFET, JFET, IGBT und Gate-Treiber

Feldeffekttransistoren werden nicht durch einen Strom, sondern durch eine Spannung gesteuert. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie sich Unipolar- und Bipolartransistoren unterscheiden, wie Du JFET, MOSFET und IGBT an Schaltzeichen und Kennlinien erkennst, Kennwerte wie R_DS(on), I_D und P_tot aus englischen Datenblättern ermittelst, Spannungen an FET-Stufen berechnest, Gate-Treiber mit Bootstrap-Schaltung und Gate-Schutz verstehst, Halbbrückentreiber vergleichst und GaN- und SiC-Bauelemente einordnest.

Übungsaufgaben zu Bauformen und Ersatztypen: Gehäusebauformen, Typbezeichnungen und Vergleichstypen von Bauelementen

Fünf Übungsaufgaben zu Bauformen und Ersatztypen – von der Neubestückung einer Futterautomaten-Platine mit Bauformen, Typbezeichnung, IC-Fassung und Verlustleistung über den Ersatz von Transistor, Diode und Halbleiterrelais in einer Vitrinensteuerung bis zum Ersatz von Spannungsregler und Logikbaustein in einer Pumpensteuerung und von Wandler, Treiber, Logikgatter und Netzteil in einer Kühlraumüberwachung – und zum Schluss um Abkündigung, Last-Time-Buy und zweite Bezugsquellen für eine Bewässerungssteuerung. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Übungsaufgaben zu Übergabe und Abnahme: Übergabedokumente, Abnahmeprotokoll und Abnahmebestätigung

Zwei Übungsaufgaben zu Übergabe und Abnahme – von den Übergabedokumenten eines Tablet-Ladeschranks über deren Ordnung, die Systemdaten, Prüfpunkte und die Einweisung bis zum Abnahmeprotokoll einer Kühlraumüberwachung, das Du aus der Funktionsbeschreibung entwickelst, mit der Bewertung von Mängeln und der Abnahmebestätigung. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Übungsaufgaben zu Bipolartransistor als Verstärker: Kennlinienfeld, Arbeitspunkt, Grundschaltungen und Konstantstromquelle

Zwei Übungsaufgaben zum Bipolartransistor als Verstärker – ein Mikrofon-Vorverstärker für eine Türsprechanlage mit Datenblatt, Basisspannungsteiler, Arbeitsgerade, Verstärkung, Koppelkondensator und Fehlersuche sowie eine Konstantstromquelle mit Z-Diode für eine akkubetriebene LED-Leiste. Zu jeder Teilaufgabe lässt sich eine Beispiellösung einblenden.

Bipolartransistor als Verstärker: Kennlinienfeld, Arbeitspunkt, Grundschaltungen und Konstantstromquelle

Zwischen Sperren und Sättigung arbeitet ein Bipolartransistor als Verstärker. Dieser Artikel zeigt Schritt für Schritt, wie Du Datenblattwerte liest, Kennlinien deutest, Arbeitsgerade und Verlustleistungshyperbel einzeichnest, einen Basisspannungsteiler berechnest und abschätzt, wie Widerstandsänderungen den Arbeitspunkt verschieben. Danach geht es um Koppel- und Emitterkondensatoren, Spannungsverstärkung und Phasenlage der Grundschaltungen, um die Konstantstromquelle mit Z-Diode und um Messungen und Maßnahmen bei verzerrten oder verrauschten Signalen.

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