Widerstandsnetz berechnen?

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Autor
Widerstandsnetz berechnen?

    







BID = 712931

Topf_Gun

Schreibmaschine



Beiträge: 1236
 

  


Du rechnest mit komplexen Zahlen. jede Zahl besteht aus Real- und Imaginärteil

Zu Betrag und winkel kommen wir später.

Da Ergebnis muss die Form a+j*b haben. j wird einfach mit durch die Rechnung geschliffen. Eine Reihenscahltung von R und C wird so zu einer einfachen Addition.

Addieren: (a1+j*b1) + (a2+j*b2) =(a1+a2)+j*(b1+b2)
Multiplizieren: (a1+j*b1) * (a2+j*b2) = a1*a2 + j*a1*b2 + j*a2*b1 + j*j*b1*b2
Vereinfachbar! Bilde wieder Real- und Imaginärteil

j hat ein par lustige Eigenschaften

j*j=-1

Daraus ergibt sich
1/j
=1/j*j/j (Erweitern mit j/j)
=(j)/(j*j) (zusammenfassen der j im nenner)
=j/-1
=-j

Gruß Topf_Gun

Edit: Der Ansatz für dein R_ges (Z ist aber besser, da ein komlexer Widerstans) stimmt erstmal, nun bringe es in die Form a+j*b

Dann benötigst du für den Betrag von Z, der ist sqrt(a²+b²)


_________________
Die Sonne, sieh, geht auf und nieder,
täglich weicht die Nacht dem Licht,
alles sieht man einmal wieder,
nur verborgtes Werkzeug nicht!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Topf_Gun am  8 Sep 2010 21:38 ]

BID = 712961

xeraniad

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Beiträge: 53

 

  

Hier zwischenzeitlich noch eine handschriftliche Vorbereitung zur Wien-Robinson -Brücke von zuvor Bild eingefügt
oder so: Bild eingefügt

[ Diese Nachricht wurde geändert von: xeraniad am  9 Sep 2010  0:11 ]

BID = 713032

Hoover

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Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

Nach langer Rechnerei und der Anwendung der Regeln für komplexe Zahlen habe ich das richtige Ergebnis für den Strom (15,2 mA)rausbekommen.
Irgendwie ist das alles mehr Mathematik als Elektronik habe ich das Gefühl...

@ xeraniad: Die Bilder sind leider nicht lesbar, da zu klein.

BID = 713037

xeraniad

Gelegenheitsposter



Beiträge: 53

Ja, die Bilder waren nur Daumennägel .
Wien-Robinson -Brücke: hier.
LC-Netzwerk: Guck. Der Taschenrechner sagt φ = 83.110... °, der Dozent gibt Phasenverschiebung φ = 83.35... ° an (vermutlich Rundungs-Effekte). Der Betrag stimmt genau überein.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: xeraniad am  9 Sep 2010 15:45 ]

BID = 713147

xeraniad

Gelegenheitsposter



Beiträge: 53

Zu der Brückenaufgabe hatte ich für den Fall "Übertragungsfunktion bei Omega = 1" der Wert 0 angegeben, was nur für n = 2 gilt. Allgemein ist für "Omega = 1" richtig: "A = 1/(n+1) -1/3".

BID = 713164

Hoover

Neu hier



Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

Die Wien-Robinson Brücke werde ich mir morgen nochmal zu Gemüte führen, danke schonmal soweit.

Nun hakts gerade bei dieser Aufgabe:
Bild eingefügt

Die ist ja sehr ähnlich der letzten Aufgabe, daher schnell mein Ansatz:

Zunächst habe ich Zgesamt berechnet:

Zgesamt = [(R2 +XC2) R1] / [R2+Xc2+R1] = 320,42 - j 21,64 Ohm
Davon dann den Betrag gebildet: 321,15 Ohm

I = U/R --> 31,14 mA

Dann mit der Spannungsteilerformel:

I1 = (ZR2,Xc2/R1) * I2
...
I2= 21,155 mA
I1= 10 mA

Wenn ich nun die Teilspannungen mit dem ohmschen Gesetz berechne ergibt sich für UR2 9,94 V und für UXc2 0,99 V.
Also addiert über 10 V. Müssten nicht an jedem Zweig der Parallelschaltung ganz normal exakt 10 V abfallen?

BID = 713195

xeraniad

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Beiträge: 53

Bei komplexer Addition kommt wieder U raus, s. Diagramm.
Hier noch die Korrektur zur Wien-Robinson Brücke.

BID = 713475

Hoover

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Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

So, endlich bin ich dazu gekommen, deine Lösung der Wien-Robinson Brücke durch zu arbeiten. Das ist alles wirklich sehr verständlich, nur bekomme ich ein leicht anderes Endergebnis:

Wenn man n=2 einsetzt und die beiden Brüche zusammenfasst bleibt durch Kürzen der beiden 3en in Zähler und Nenner im Zähler eine 1 stehen, sodass der Nenner letzlich bei mir j(wrc - 1/wrc) -1 heißt.

BID = 713691

xeraniad

Gelegenheitsposter



Beiträge: 53

Vorsicht, die 3 im Nenner geht nicht weg
A = ⅓ -1÷(j·ω·R·C +3 +1÷{j·ω·R·C}) = j·(ω·R·C -1÷{ω·R·C}) ÷[9 +3·j·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})], die Musterlösung ist schon richtig

BID = 713728

Hoover

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Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

Ah ok, hatte mich schon gewundert.
Ich habe jetzt die Musterlösung für die Übertragungsfunktion des Bandpasses in den Händen. Mein Prof. hat das sehr einfach gemacht:

Z1 = R + 1/jwc [Reihen-Teil]
Z2 = 1/[1/R + jwc] [Parallel-Teil]

Davon dann den Bruch gebildet und in 2 Schritten aufgelöst.
Meine Frage: Muss Z2 nicht 1/[1/R + 1/jwc] lauten? Ich bin verwirrt...

EDIT: Bin drauf gekommen, es muss ja 1/[1/R + 1/1/jwc] lauten und dann kürzt sich das raus.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Hoover am 13 Sep 2010 16:09 ]

BID = 713735

Hoover

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Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

Mir ist nicht klar, wie ich aus der Übertragunsfunktion ein Bode-Diagramm zeichnen kann.
Bei der Wien-Robinson-Brücke lautet A ja
\fed\mixonj(wRC - 1/wRC)/(9 + 3j(wRC - 1/wRC))

Nun muss ich davon also zunächst den Betrag bilden und die Phasenverschiebung ermitteln.
Wie genau bilde ich den Betrag?
\fed\mixonsqrt(Zähler^2)/sqrt(Nenner^2)

So? Also in diesem Fall:
\fed\mixonsqrt((wRC - 1/wRC)^2)/sqrt(27 + 9(wRC - 1/wRC)^2)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Hoover am 13 Sep 2010 17:36 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Hoover am 13 Sep 2010 17:38 ]

BID = 713831

xeraniad

Gelegenheitsposter



Beiträge: 53

Richtig mit Ausnahme der 27.
Betrag |A| der Übertragungsfunktion A = j·(ω·R·C -1÷{ω·R·C}) ÷[9 +3·j·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})] der Wien-Robinson-Brücke:
Zähler: Wurzel und Quadrat heben sich auf, daher wird der Zähler ω·R·C -1÷{ω·R·C}.
Nenner: Wurzel aus Summe von Realteil-Quadrat (9² = 81) und Imaginärteil-Quadrat (3³·[ω·R·C -1÷{ω·R·C}]²).
--
Für die Phase φ = atan[Im(A)÷Re(A)] werden zunächst Real -und Imaginärteil benötigt.
An dieser Stelle ist es wünschenswert, A in eine Form mit reellem Nenner zu bringen.
Zu diesem Zweck kann der Bruch mit seinem konjugiert komplexen Nenner erweitert werden.
A = [3·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})² +9·j·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})] ÷ [9² +3²·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})²]
→Re(A) = 3·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})² ÷ [9² +3²·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})²],
Im(A) = 9· (ω·R·C -1÷{ω·R·C}) ÷ [9² +3²·(ω·R·C -1÷{ω·R·C})²];
Im(A)÷Re(A) = 3÷(ω·R·C -1÷{ω·R·C})
→φ = atan[3÷(ω·R·C -1÷{ω·R·C})]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: xeraniad am 14 Sep 2010  9:32 ]

BID = 713859

xeraniad

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Beiträge: 53

Hier ist noch eine Art Bodediagramm zur Übertragungsfunktion der Wien-Robinson-Brücke. Auf der x-Achse läuft hier die normierte Kreisfrequenz ω·R·C.
gnuplot>
A(W) = 1/3.-1/({0,1}*W+3+1/({0,1}*W))
set xrange [0:12]
set samples 1024
set terminal png
set output 'wr.png'
plot abs(A(x)), arg(A(x))
unset output
Es ist zu erkennen, wie die Phasenverschiebung beim Übergang von ω·R·C < 1 nach 1 < ω·R·C von -½·π nach ½·π springt.

BID = 713955

Hoover

Neu hier



Beiträge: 39
Wohnort: Wuppertal

Ah, mit dem komplex konjugierten Nenner erweitern heißt also einfach die Regel für die Division komplexer Zahlen anzuwenden. DU solltest bei uns die Vorlesungen halten.

Ich bin jetzt in das Thema Dioden eingestiegen und die Aufgaben klappen auch alle recht gut. Nur bei dieser Aufgabe bin ich nicht sicher, ob meine Lösung stimmt:

Bild eingefügt

Meine Lösung:

Bild eingefügt

Meine Überlegungen:

1) 0V: kein Strom

2) 1V: An der ersten Diode fallen 0,7 V ab. Da auch die dritte Diode leitet muss reicht die Spannung nicht --> Auch hier 0V

3) 2V: An Diode 1 und 3 fallen zusammen 1,4 V ab. Also bleiben 0,6 V für die restlichen Lasten über. Diode 2 sperrt daher. Nun kann man die 3 Widerstände in Reihe betrachten: An R2 und R3 fallen jeweils 0,15 V ab und an R1 0,30 V. Ua ist damit = 0,15 V

4) 3V: 3 Dioden leiten, es bleiben also 0,9V über. Damit ist Ua = 0,45V

4) 4V: Siehe oben, Ua = 0,95V

5) 5V: Siehe oben, Ua= 1,45V

Sind meine Überlegungen korrekt?

BID = 713960

der mit den kurzen Armen

Urgestein



Beiträge: 17437

also bis 1,4 Volt passiert überhaupt nichts (2*0,7V)
ab da hast du einen Spannungsteiler.
ab 2.1 Volt existiert R1 nicht mehr
Gruß Bernd

_________________
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
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