Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zenerdiode, Widerstand berechnen


von Peter92 (Gast)


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Hallo, hier ist schon meine nächste Frage grins

Die Schaltung und die Werte können dem Bild entnommen werden.

Um den Widerstandswert von Rv zu berechnen, was genau muss ich tun?
Ich bin mir noch unschlüssig darüber, was rz = 10 Ohm mir sagen soll?

Kann ich den Maschenumlauf machen, um Rv zu bestimmen:

-15V + Rv * 0,11 A + 10V = 0  , somit wäre Rv = 45 Ohm

Die 0,11 A Wurden bestimmt aus der Knotengleichung I(Rv) = Iz + I(RL)

mit I(RL) = 10 V / 100 Ohm = 0,1 A und Iz = 10 mA

In der Lösung stehen allerdings 44 Ohm, daher frage ich mich, ob mein 
Lösungsweg so nicht korrekt ist und was das rz mir zu sagen hat (Evtl 
Widerstand der Zenerdiode? Warum klein r ? )

MfG

von Klaus R. (klara)


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Peter92 schrieb:
> In der Lösung stehen allerdings 44 Ohm, daher frage ich mich, ob mein
> Lösungsweg so nicht korrekt ist und was das rz mir zu sagen hat (Evtl
> Widerstand der Zenerdiode? Warum klein r ? )

Im Zweig der Zenerdiode ist die Zenerspannung von 10V und Rz * Iz.

In der Realität ist Rz aber leider nicht konstant.
mfg klaus

: Bearbeitet durch User
von Peter92 (Gast)


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okay deshalb also das kleine rz, wegen veränderlichem Widerstand.

Aber wie sieht es mit meiner Rechnung aus, stimmt diese?

von Klaus R. (klara)


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Peter92 schrieb:
> okay deshalb also das kleine rz, wegen veränderlichem Widerstand.
>
> Aber wie sieht es mit meiner Rechnung aus, stimmt diese?

Wo ist denn Rz x Iz berücksichtigt?
mfg klaus

von Peter92 (Gast)


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Erst mal nicht, ich dachte ich kann Rv über den äußeren Maschenumlauf 
bestimmen

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Klaus R. schrieb:
> Wo ist denn Rz x Iz berücksichtigt?
> mfg klaus

 Mit Rv = 44 Ohm fehlen irgendwo 3.4mA oder 0.15V.
 Das kann nicht rz * Iz sein (weil es eine Aufgabe ist).

 Irgendwie stimmt da etwas nicht.

: Bearbeitet durch User
von Peter92 (Gast)


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Meiner Rechnung nach müsste Rv ungefähr 45,45 Ohm sein, hat jemand etwas 
dagegen einzuwenden? Oder weißt jemand wie man auf die 44 Ohm kommt?

von Marc V. (Firma: Vescomp) (logarithmus)


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Peter92 schrieb:
> Meiner Rechnung nach müsste Rv ungefähr 45,45 Ohm sein, hat jemand etwas
> dagegen einzuwenden? Oder weißt jemand wie man auf die 44 Ohm kommt?

 Genau, aber ohne rz * Iz.

 Mit rz * Iz komme ich auf 44.54545455, was aber nicht auf 44 Ohm
 gerundet werden kann.

: Bearbeitet durch User
von Alex B. (alexander_b134)


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Rz ist ein Widerstand der mit der Diode in serie ist.

Uz0 ( Zenerspannung ohne Last )
Uz ( Zenerspannung )
Iz ( Strom der Zenerdiode )
rz ( Serienwiderstand in der Diode )

Uz = rz * Iz + Uz0
Uz = 10Ohm * 10mA + 10V = 10,1V
Uz = 10,1V

da du jetzt weißt was Uz ist, weißt du auch welche spannung an RL 
abfällt (nämlich Uz). Damit kann man jetzt den Strom durch Rl 
ausrechnen:
IRl = Uz / Rl = 10,1V / 100Ohm = 0,101A

Jetzt haben wir die beiden Ströme die bei dem Knoten abfließen.
Einfließende Ströme müssen gleich sein.
IRv = Iz + IRl = 10mA + 101mA = 111mA

URv = U0 - Uz = 15V - 10,1V = 4,9V

Rv = URv / IRv = 4,9V / 111mA = 44,144Ohm

von Alex (Gast)


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Hm, die Bezeichnung Uz0 für ohne Last ist etwas falsch, besser passt: 
bei minimalem Stromfluss

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Eins vorneweg: der Begriff "Zenerdiode" ist veraltet. Und für Spannungen 
deutlich über 5V auch noch falsch, weil dort nicht der Zenereffekt, 
sondern eher der Avalancheeffekt wirkt.

Peter92 schrieb:
> Ich bin mir noch unschlüssig darüber, was rz = 10 Ohm mir sagen soll?
Zu Denken gibt, dass für die Aufgabe eine Uz0 angegeben ist, die aber im 
Plan nicht auftaucht. Es wird also implizites Wissen um das Modell der 
Z-Diode vorausgesetzt. Wie wurde bei euch im Unterricht die Z-Diode 
modelliert? Vermutlich so wie dort auf Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

Alex schrieb:
> Hm, die Bezeichnung Uz0 für ohne Last ist etwas falsch, besser passt:
> bei minimalem Stromfluss
Noch besser: ohne Stromfluss. Natürlich ist das arg theoretisch. Aber 
die Spannung Uz0 ist ja auch nur ein theoretischer Wert. er taucht in 
keinem Datenblatt auf. Dort wird nur eine Z-Spannung bei einem 
bestimmten Strom angegeben...

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

> Eins vorneweg: der Begriff "Zenerdiode" ist veraltet. Und für Spannungen
> deutlich über 5V auch noch falsch, weil dort nicht der Zenereffekt,
> sondern eher der Avalancheeffekt wirkt.

M.E. ist nicht nur das Wort, sondern das ganze Bauelement veraltet.
Die meisten Anwendungen im Kleinspannungsbereich kann man mit einem
TL431-IC wesentlich bessser lösen.

von Klaus R. (klara)


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Harald W. schrieb:
> M.E. ist nicht nur das Wort, sondern das ganze Bauelement veraltet.
> Die meisten Anwendungen im Kleinspannungsbereich kann man mit einem
> TL431-IC wesentlich bessser lösen.

Die "Frischlinge" sollen eben durch Dioden und Zenerdioden im Lösen von 
Aufgaben trainiert werden. Bei mir wurde noch der Löcherstrom erwähnt. 
Gut, überschlägig sollte man schon wissen wo man sich bewegt. Muss es 
genauer sein, so würde ich LTspice fragen, gab es aber früher leider 
nicht.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Peter92 (Gast)


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Im nächsten Aufgabenteil habe ich wider ein Problem....

"Welche Werte stellen sich fur  Uz und Iz ein, wenn U0 auf 20 V 
ansteigt?"

Ich habe es mit der Maschengleichung Probiert, mit bel. Spannungsteiler, 
aber komme nie auf U0= 10,96 V und Iz= 96 mA ...

von Peter92 (Gast)


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Wie ich Iz berechne ist mir Dank  Alex B. klar:

Uz = Uz0 + Iz*rz   => Nach Iz umstellen

Allerdings habe ich jetzt weder Uz noch Iz gegeben.

Ich müsste zuerst ja mal I(Rv) und I(RL) bekommen, um dann Uz bzw Iz zu 
berechnen.  Mir fällt allerdings keine Möglichkeit ein, um diese zu 
bekommen.

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