Auch wenn die Diodenkennlinie durch eine (verschobene) Gerade vereinfacht wurde, ist es eine nicht-lineare Kennlinie (weil sie nicht durch 0/0 geht).

In so einem Fall bietet sich eine grafische Lösung an, die aber aus zwei Teilen besteht:

1) Für Uq positiv (nur D1 wirksam) und 2) Für Uq negativ (nur D2 wirksam).

Beide Teile aber nach dem gleichen Prinzip berechnen (Durchbruchspannungen brauchst Du überhaupt nicht). Für die linke Diode:

• Dazu muss in die gegeben Kennlinie der Diode Id=f(Ud) die Kennlinie des Widerstands R eingezeichnet werden - aber natürlich ausgedrückt durch Id (der wegen der Reihenschaltung auch durch R fließt) und Ud.
• Also: Ur=Uq-Ud und deshalb Ud=Uq-Id*R . Diese Kennlinie kann man leicht einzeichnen mit zwei Punkten. Dazu (a)Ud=0 setzen für einen Punkt auf der Id-Achse und (b) Id=0 setzen für den Punkt auf der Ud-Achse.
• Dann hast Du 2 Kennlinien im Bild und der Schnittpunkt ist die gesuchte Klemmenspannung (Punkt b)
• Für Punkt a) einfach beide Teilspannungen (Ud und Uq) Punkt für Punkt für gleichen Strom addieren.

Ähnliches Vorgehen im Prinzip für die andere (rechte) Diode - und zum Schluss beide Teil-Bilder zusammenfügen.

"f" und "n" sind irgendwelche Buchstaben - ohne Erklärung bzw. was damit gemeint ist, kann man weiter nichts dazu sagen.
Wichtig für Dich ist, dass Du weißt, was sie damit meint.

Ein großes F kann z.B. auch eine Kraft sein.

Das gilt allgemein. In der Mathematik (und Physik) ist es üblich, zur Kennzeichnung von Eigenschaften oder Formelausdrücken Buchstaben zu verwenden, aber dazu gehört immer eine Definition!

So kann man mit "A" manchmal eine Fläche meinen oder eben auch manchmal die Verstärkung - also was ganz anderes.

Ergänzung:

Da es also um Nullstellen geht, ist mit "f" wohl eine Funktion gemeint. Diese Nullstellen sind aber ganz wichtig (gerade auch in der Elektronik), weil man damit viele wichtige Eigenschaften von Funktionen beschreiben kann.

Anschaulich gesehen sind das die Punkte, bei denen eine Funktion y=f(x) durch die x-Achse läuft (also y=0 ist). Das wird z.B. benutzt, wenn die 1. Ableitung zu Null gesetzt wird, um die Nullstellen (also die Maxima/Minima der Stammfunktion) zu finden.

Interessant ist auch der fall, wenn es um eine Funktion mit Zähler und Nenner geht. Wenn man die Nullstellen des Nenners bestimmt, hat man gleichzeitig die "Polstellen" der Gesamtfunktion, wo diese (theoretisch) unendlich groß werden würde.

Gerade in der Filtertechnik sind sowohl diese Polstellen (wie auch die Nullstellen) ganz wichtige Kenngrößen.

In dem Referat kannst/musst Du auch darauf eingehen, wie man die Nullstellen bestimmen (berechnen) kann:
Bei einer quadratischen Gleichung über die p-q-Formel.
Und bei anderen Funktionen dritten oder vierten Grades? Habt Ihr das schon gehabt? Da solltest Du auch drauf eingehen, wenns geht.

Wenn Du die Schaltung etwas umzeichnest und den rechten Punkt von RB nach oben legst (parallel zu RA) , dann sieht die Schaltung gleich ganz anders und viel einfacher aus. Dann siehst Du sofort, wo es sich um eine einfache Parallel- oder Reihenschaltung handelt.

Erst einmal nur von der Logik her: Da alle Widerstände bekannt sind und auch ein Strom, hat die Aufgabe nur eine Unbekannte (Spannung U2) und muss also lösbar sein.

Trick: Da der Strom durch R7 bekannt ist, kann man R7 durch eine Stromquelle mit dem Wert 2A ersetzen. Da ich ungern mit Maschenströmen rechne, bevorzuge ich das Überlagerungsverfahren, welches über drei Teilrechnungen zum Erfolg führen muss!

Die OPV-Schaltung und die Funktion H(jw) hast Du richtig interpretiert.

Das ganze muss doch bloß multipliziert werden mit der Funktion davor (klassische Reihenschaltung zweier Filter-Blöcke), wobei es um den einfachen C1-R1-Hochpass geht.

Ich verstehe das Simulationsergebnis nicht. Bei Resonanz wird der Widerstand vom - hier idealen - Parallelkreis doch unendlich groß und es kann kein Strom fließen.
Kann es sein, dass Dein Simulationsprogramm automatisch bei L und/oder C einen Verlustwiderstand hinzufügt?

Für den idealen L-C-Kreis ist die Bandbreite Null (unendlich großer Widerstand).

Frage: Wieso besteht der gezeigte Widerstand aus 2 Anteilen? Was soll das bedeuten? Oder ist die Skizze falsch und der Widerstand Rs liegt nur parallel zur Spule?

Die Differentialgleichung beschreibt das Verhalten im Zeitbereich. Die Beschreibung von diesem Verhalten muss zu einem bestimmten Zeitpunkt starten (den man üblicherweise t=0 nennt).
Wenn bei t=0 alles in Ruhe ist, ist die Anfangsbedingung Null. Hier wird aber bei t=0 gesagt, dass schon die Anfangsgeschwindigkeit von 5kmh existiert.
Damit hast Du die für diese Aufgabe gültige Anfangsbedingung.

Datenblatt brauchst Du nicht.
Du musst nur wissen - npn oder pnp.
Verbreitet ist npn. Dafür gilt:

• Wähle Kollektorstrom Ic (einige wenige mA)
• Nimm einen Kollektor-Widerstand mit (ungefähr) Rc=0,5*Ub/Ic dabei ist Ub die Betriebsspannung.
• Nimm einen Emitterwiderstand mit (ungefähr) Re=0,1Rc.
• Realisier einen Spannungsteiler an der Basis mit einer Basis-Vorspannung von Ub=(Ie*Re + 0,7) V, wobei die Widerstände so etwa im unteren bis mittleren kOhm-bereich liegen sollten. Dabei kannst Du setzen: Ie=Ic.
• Du siehst: Du brauchst keine weiteren Informationen - insbesondere nicht die Stromverstärkung B. Den Basisstrom, der natürlich fließen muss, haben wir erst mal vergessen, denn er spielt keine große Rolle. Er fließt, ist aber eine unerwünschte Größe.
• Die Verstärkung ist: V= - g*Rc/(1+g*Re). Dabei ist g die Transistorsteilheit mit g=Ic/26mV. Wenn V zu klein ist, schalte einen Kondensator parallel zu Re - dabei wird der Arbeitspunkt nicht verändert.

In Deiner Frage steckt eine Behauptung drin (keine Phasenverschiebung). Wo kommt diese Behauptung her? Bist Du sicher?
Diese Behauptung ist nämlich falsch!
Also besser: Frage doch einfach, ob bzw. warum es eine Phasenverschiebung gibt - und dann kommt es auch noch darauf an, zwischen WELCHEN Größen diese Verschiebung auftritt. Es gehören nämlich immer zwei Größen dazu, welche verglichen werden müssen.
Warum hab ich so ausführlich das erklärt?
Weil man lernen sollte, eine technische Frage ganz präzise zu stellen.

Astabil: Reagiert auf einen Eingangspuls mit einem Ausgangspuls (für eine einstellbare Zeit) und kehrt dann von allein auf die ursprüngliche Position zurück. Hat also nur einen stabilen Zustand.

Bistabil: Wie oben - kippt aber nicht von allen wieder zurück, sondern erst beim nächsten Puls. Hat also zwei mögliche stabile Zustände.

Schmitt-Trigger: Wirkt wie die bistabile Kippstufe, wird aber eher eingesetzt, um aus einem nicht-rechteckförmigen Einganssignal (Dreieck oder sinus z.B.) beim Über-/Unterschreiten der Kippschwelle ein Rechtecksignal zu formen (mit oder ohne Hysterese)

Ergänzung: Ich muss zugeben, dass ich den Schmitt-Trigger - im Vergleich zur bistabilen Kippstufe - nicht gut erklärt habe. Beide haben 2 stabile Zustände, aber die Ansteuerung unterscheidet sich:

• Bistabil: Zwei aufeinanderfolgende Pulse schalten das Ding hin und wieder zurück (High-low oder eben 1-0)
• Schmitt-Trigger: Es gibt zwei unterschiedliche Schaltschwellen, auf die die Schaltung reagiert: größer als oder kleiner als... (dann eben auch "high-low bzw. 1-0)

Wenn man einen Transistor als Spannungsverstärker einsetzen will, muss man wissen, dass nur SPANNUNGSÄNDERUNGEN verstärkt werden können - z.B. sinusförmige Änderungen, also Wechselspannungen.

Wenn Du also z.B. eine Wechselspannung von 0,1V=100mV verstärken willst, kannst Du eine Schaltung aufbauen, bei der dann am Ausgang eine Wechselspannung von 1V oder noch mehr erscheint.

Voraussetzung für das Ganze ist (1) eine Betriebs-(Gleich)-Spannung von einigen Volt (z.B. 9 oder 12 V) zwischen Kollektoranschluss und Emitteranschluss und (2) eine Gleichspannung von etwa 0,7V zwischen dem Basis- und dem Emitteranschluss (wird oft über einen Spannungsteiler aus der oben genannten größeren Betriebsspannung erzeugt.

Das ganze ist dann der sog. Gleichspannungs-Arbeitspunkt, den jeder Transistor benötigt, um Spannungsänderungen am Eingang dann verstärken zu können. Dabei fließt zunächst auch ein Gleichstrom durch den Transistor (vom Kollektor zum Emitter), dessen Wert sich durch die an der Basis anliegende kleine zu verstärkende Wechselspannung im gleichen Takt ändert.

Der durch den Transistor fließende Kollektorstrom wird also durch die Basis-Emitterspannung verändert (gesteuert). Diese Änderung wird durch einen Ohm-Widerstand zwischen Kollektoranschluss und Betriebsspannung in eine Spannungsänderung überführt.

Das ist die Verstärkungswirkung des Transistors.

Ein Tiefpass oder Hochpass macht genau das, was der Name sagt: Er dämpft beim TP die höheren Frequenzen und beim HP die unteren Frequenzen (einschließlich Gleichspannung).

In beiden Fällen ist natürlich (wegen vorausgesetzter Linearität) Eingangs- und Ausgangsfrequenz identisch - nur eben die Amplituden sind unterschiedlich.

Ausnahme: Beim HP kommt (im Idealfall) die Gleichspannung überhaupt nicht durch - wird also wirklich "gesperrt",

Und merke: So ein Filter "unterdrückt" bzw. "sperrt" nie völlig, sondern es macht die Amplituden nur kleiner im jeweiligen Sperrbereich (der eben gar nicht "sperrt").

Und noch was: DER Filter (beim Staubsauger oder Auto) und DAS Filter in der Elektronik.

Die Übergangsfunktion h(t) ist die Sprungantwort des geschlossenen Kreises.

Das ist also eine Zeitfunktion und darf niemals h(s) geschrieben werden. Ja - in der Tat, die Funktion h(t) kann man nur über Tabellen oder Rücktransformation erhalten.

Dabei muss die Funktion G(s)/s rücktransformiert werden.

Außerdem: Der Faktor 0,5 ist nicht irgendeine "Regeldifferenz" und auch nicht die "bleibende Regelabweichung", sondern die Sprungantwort für unendlich große Zeiten. Dieser Wert kann nach dem Endwertsatz ermittelt werden aus dem Wert der Übertragungsfunktion G(s) für s=0.

Und für K=1 ist das eben dann der Wert von 0,5.

(Das Ergebnis ist ja auch anschaulich nachvollziehbar: Ein Tiefpass zweiter Ordnung mit der Grundverstärkung von "1" hat bei voller Gegenkopplung dann die Gleichspannungsverstärkung von 0,5).

Ergänzung:

Du hast auch noch von der "Regeldifferenz" gesprochen. Du meinst wahrscheinlich die "Regelabweichung"? Die ist natürlich von der Form des Eingangssignals abhängig - und ist entweder "statisch" (Folge vom Sprungsignal) oder auch "dynamisch" (Funktion von der Form des Eingangssignals).

Für die statische (bleibende) Regelabweichung als Folge des Einheitssprungs gilt dann (auch wieder unter Anwendung des Endwertsatzes):

Die statische Regelabweichung für den Einheitssprung ergibt sich für s=0 aus der Funktion 1/(1+FrFs) oder bei Dir 1/[1+C(s)*Y(s)].

Für Deine Funktion ist das: xd,stat=1/(1+Kp)

Da kann ich Deinen Lehrer verstehen - auf diese Frage gibt es keine allgemein gültige Antwort. Es geht ja um das Verständnis der Aufgabenstellung - und das ist nun bei jeder Aufgabe sehr unterschiedlich.

Man muss versuchen, logisch zu denken und sich - wenn es angebracht ist - eine Skizze machen zur Aufgabenstellung. Das kann dem Verständnis dienen.

In dem Zusammenhang erinnere ich mich, dass viele Fachleute sagen, in Deutschland gebe es eine zu große Anzahl von Schülern, die Probleme beim Verstehen von Texten (ganz allgemein) haben. Probleme bei Rechtschreibung und Orthographie will ich gar nicht betonen - da gibt es hier im Forum eine wirklich erschreckende Anzahl von Beispielen.

Ein wenig "kraus" ist die Formulierung der Aufgabe schon - die Strecke BD ist doch schon eingezeichnet!

Ich bin nicht so vertraut mit der hier benutzten Schreibweise des Winkels - ich vermute mal, dass mit der Schreibweise CBA dann der Winkel im Punkt B gemeint ist (also der Punkt, der in der Mitte steht).

Damit wäre der mit 80 Grad gegebene Winkel ADB dann der Winkel im Punkt D und der gesuchte Winkel DBA dann der bei B mit 180-80-80=20 Grad.

Damit sin die Winkel in diesem Dreieck alle bekannt und die Strecke BD kann über den Sinussatz ermittelt werden.

Die Antwort liegt im Zeitbereich der rückgekoppelten Schaltung. Bei einer Phasenreserve von 45 grad ist die Schaltung natürlich noch stabil (wäre sie theoretisch ja auch noch bei 10 oder sogar noch 1 Grad), aber die Sprungantwort (Einschwingverhalten) ist entsprechend schlecht. Und oft ist ja die zeitliche Reaktion so einer Schaltung (denke nur an die Regelungstechnik) fast noch entscheidender als das Verhalten im Frequenzbereich.

Bei einer Reserve von 60 Grad kann man davon ausgehen, dass es bei der Sprungantwort kein Überschwingen gibt (bei nur 45 Grad hat man noch etwa 25% Überschwingen). Eine Reserve von 90 Grad ist eigentlich nicht nötig - macht die Reaktion der Schaltung nur unnötig langsam.....aber eben sehr stabil mit Null Überschwingen bei der Sprungantwort.

PS: Das mit der Frequenzgangkorrektur (Du sprichst vom OPV?) und den 90 Grad Reserve ist auch nicht ganz richtig. Vermutlich denkst Du an den Durchgang der OPV-Verstärkung durch die Frequenzachse mit einer Neigung von 20dB/Dekade? Das wäre dann richtig (mit den 90 Grad), wenn der OPV wirklich ein System 1.Ordung wäre.

Ist er aber nicht, denn kurz nach dem 0dB-Wert (Durchgang durch die Achse) wird der Abfall ja steiler und die damit verknüpfte Phasendrehung reduziert die Reserve.

Wenn die 2. Eckfrequenz genau dort liegt, wo der Betrag durch die Frequenzachse geht (0 dB), dann ist die Reserve bei voller Gegenkopplung etwa 45 Grad - bei weniger Gegenkopplung (mehr geschlossener Verstärkung) dann natürlich mehr.

Wie in meinen Kommentaren gesagt, der Basisstrom, der ja gesucht ist, wurde in beiden bisherigen Antworten erst mal vernachlässigt, was nur zu einem relativ kleinen Fehler führt - für das Verständnis aber schon wichtig. Und ich weiß natürlich nicht, wie genau die Rechnung sein soll. Falls Du für die genaue Rechnung Interesse hast, sag hier Bescheid - es sind 3 Gleichungen mit 3 Unbekannten.

Ich sehe keine Fehler in Deinen Bildern. Zu den Richtungen: Man muss nur konsequent sein - d.h. bei einer einmal gewählten Richtung bleiben. Entweder vom Pluspol der Spannungsquelle zum Minuspol - oder umgekehrt. Du hast Dich für die üblicherweise angewendete Methode (von + nach -) entschieden.

Nur zur Klarstellung:

Die Grenzfrequenz eines Filters ist nicht "bei -3dB".

Sie liegen bei der Frequenz, bei der der Betrag der Übertragungsfunktion um 3dB geringer ist im Vergleich zum Maximum. Dieses Maximum ist beim Tiefpass bei Null Hertz, beim Hochpass bei (theoretisch) unendlich hoher Frequenz und beim Bandpass bei der Resonanzfrequenz. Wenn also z.B. der Betrag bei der Resonanzfrequenz den Wert von -8 dB hat, dann liegen die beiden Frequenzgrenzen, die den Durchlassbereich bestimmen, bei den beiden Frequenzen, wo der Betrag -11dB beträgt.

Eine sehr berechtigte Frage! Kompliment!. Du willst also nicht nur rechnen, sondern auch VERSTEHEN!. Da hilft nämlich so ein Ersatzschaltbild mit dem Symbol einer idealen Stromquelle nicht weiter. Das Wort "ideal" sagt es ja schon: Sowas gibt es gar nicht in Realität!.

Wir müssen unterscheiden zwischen Quellen für Gleichspannung/Gleichstrom und Quellen, die gegenüber Änderungen unempfindlich sein sollen und somit einen sehr großen DYNAMISCH-DIFFERENTIELLEN Innenwiderstand haben.

Fall 1: Es gibt keine "Stromquelle", sondern nur Spannungsquellen. Einfache Vorstellung: Batterie oder Akku mit Spannung Uo. Wenn man vor den Verbraucher mit dem ohmschen Eingangswidersand Re einen sehr großen Vorwiderstand Rv>>Re schaltet, ist der fließende Strom nahezu (aber nie 100%-ig) unabhängig von Re und primär von Re und Uo. Bei Rv unendlich (Stromkreis offen) fließt natürlich gar kein Strom mehr.

Fall2: Gleiche Anordnung - nur ist der Vorwiderstand jetzt kein simpler Ohm-Wderstand mehr, sondern eine Aktiv-Schaltung (Transistor oder OPV) mit einem Widerstand Rv, der veränderlich ist und gesteuert werden kann. Es gibt jetzt also nicht nur einen statisch festen (man sagt: statischen) Vorwiderstand, sondern auch den differentiellen (Änderungs-)Widerstand, der mit einem kleinen Symbol rv beschrieben wird.

Zur Erklärung: Denke z.B. an die Diode, bei der der statische Widerstand Rd=Ud/Id anders ist als der dynamische rd=d(Ud)/d/Id), der die Steigung der Tangente an den durch Ud und Id beschriebenen Arbeitspunkt angibt.

Durch geschickte Rückkopplung kann man nun dafür sorgen, dass bei Änderung der Last (z.B. mit kleinerem Eingangswiderstand Re, also negativer Änderung) der Innenwiderstand der Quelle sich entgegengesetzt verhält und fast um den gleichen Wert größer wird (also positiver Änderung). Als Ergebnis bleibt die Summe der Widerstände konstant (die Summe der Änderungen ist im Idealfall Null) und der Strom bleibt praktisch konstant.