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Die Berechnung und Darstellung einer Verlustleistungshyperbel ist für das Verständnis elektronischer Schaltkreise von zentraler Bedeutung. Insbesondere bei Schaltungen mit Vorwiderständen und Z-Dioden ist dies relevant. Es gibt also viel zu bedenken. Zuerst musst du den spannungsabhängigen Strom in einem Bereich von 0 bis 8 V ermitteln.
Der Vorwiderstand beträgt in unserem Beispiel 600 Ohm. Um den Strom (I) zu berechnen, gilt das Ohm'sche Gesetz, welches lautet: Die Spannung U ist genauso viel mit dem Produkt aus dem Widerstand R und dem Strom I (U = R * I). Hierbei lautet die Herleitung für den Strom:
I = U / R.
Nun berechne den Stromwert für jeden Spannungswert im genannten Bereich. Dieser Schritt ist grundlegend. Ein Blick in die Werte zeigt uns – je höher die Spannung, desto weiterhin Strom fließt durch den Vorwiderstand.
Wenn der Strom ermittelt ist, folgt der nächste Schritt: die Berechnung der Verlustleistung P. Hierbei wendest du die Formel P = U * I an. Dabei ist U die Spannung und I der unter Berücksichtigung des Widerstands berechnete Strom. Bei 200 mW als maximal erwarteter Verlustleistung ist diese Rechnung besonders wichtig.
Kehren wir zurück zur Erstellung der Verlustleistungshyperbel. Dafür benötigst du ein Diagramm – schlicht und übersichtlich. Trage die Spannung U auf der x-Achse ein – in einem Bereich von 0 bis 8 V. Die y-Achse repräsentiert die Verlustleistung P die wir in einer Bandbreite von 0 bis 200 mW skizzieren. Die beidseitigen Achsen sollten klar ausgeprägt sein.
Sobald die Achsen festgelegt sind, plotte die berechneten Werte (U, P) präzise und setze sie in das Diagramm ein. Folge diesem Prinzip – Zeichne zur besseren Übersicht mit einer Kurve die Punkte miteinander. In der Regel wird die Hyperbel steil anlaufen und sich schließlich einem bestimmten Punkt annähern. Es ist faszinierend, ebenso wie die Z-Diode hier spielt.
Ein wesentliches Wissen – die Z-Diode verhält sich nichtlinear! Das bedeutet – dass sich die Verlustleistung bei steigender Spannung deutlich ändert und nicht dauerhaft bleibt. Daher ist die Analyse der Verlustleistungshyperbel unerlässlich, wenn man die Beziehung zwischen Spannung und Verlustleistung erfassen will.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Kennlinie der Z-Diode. Sie zeigt die spezifische Beziehung zwischen Spannung und Strom. Damit kannst du die Verlustleistung noch präziser berechnen. Berücksichtige die Kennlinie während du deine Hyperbel konstruierst.
Abschließend – um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen ist ebenfalls das Verständnis für die Funktionalität des Schaltkreises überaus wichtig. Eine tiefere Einsicht ermöglicht die richtigen Schritte zu erkennen um die Verlustleistung im Rahmen der erwarteten Werte zu halten. Nur so erhält man eine umfassende und vor allem fehlerfreie Interpretation seiner Ergebnisse.
Zeichnen einer Verlustleistungshyperbel für einen Schaltkreis mit Vorwiderstand und Z-Diode
Wie lässt sich eine Verlustleistungshyperbel für einen Schaltkreis mit Vorwiderstand und Z-Diode präzise zeichnen und welche Berechnungen sind hierfür notwendig?