08A.2 Schaltungssimulator im Browser, Circuit Lab
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Formale Metadaten
Titel |
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Anzahl der Teile | 64 | |
Autor | ||
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Identifikatoren | 10.5446/10314 (DOI) | |
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Inhaltliche Metadaten
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Mathematik 2, Sommer 201220 / 64
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SinusfunktionParametersystemDifferentialgleichungZeitbereichStrömungswiderstandSchwingungEinfügungsdämpfungVektorrechnungGebiet <Mathematik>Computeranimation
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DifferentialgleichungDiagramm
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ParametersystemFrequenzDifferentialgleichungSinusfunktionGleichungComputeranimation
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DifferentialgleichungDiagramm
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FrequenzDifferentialgleichungComputeranimation
Transkript: Deutsch(automatisch erzeugt)
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So, den hier wollte ich noch vorführen. CircuitLab.com, eine Idee, was denn Differentialgleichungen tatsächlich machen im wahren Leben. Das ist ein Schaltungs-Simulator, der direkt im Browser lebt. Das ist total lustig. Sie können hier unseren Funktionsgenerator sagen, ich hätte gerne eine Rechteckwelle oder eine Dreieckwelle oder Sinuswelle. Dann
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können sie doppelklicken, dann können sie ihn umschalten, auch europäisch. Da mache ich vielleicht mal einen Kilo oben draus. Mit Taste R können sie ihn drehen. So hängen die beiden dann zusammen. Ich sollte das ein bisschen auseinanderziehen. So hängen
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die beiden zusammen. Ich hätte gerne noch einen Kondensator. Was hätte ich gerne? 100 Nanofahrrad. Das war jetzt noch ein Null da rein. So habe ich 100 Nanofahrrad. Verbinden
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wir die beiden. Einfach nur mit der Maus ziehen. Das ist total lustig. Sie kennen wahrscheinlich SPICE, das übliche System, das man so benutzt. Aber das hier ist natürlich raffiniert. Man hat es einfach irgendwo im Browser. Wenn man gerade im Internetcafé sitzt oder unterwegs ist, haben Sie das einfach im Browser. Gibt natürlich auch alle möglichen anderen bauteilige Operationsverstärker. Noch ein Transistor
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da rein. Dann schließe ich aber mal direkt eine Masse. Ganz wichtig ist, man darf nicht vergessen, Masse anzubinden, sonst funktioniert die Simulation nicht. So, amerikanische Masse mit dem 3 hier. Was hätte ich gerne noch? Hier oben hätte ich gerne
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noch einen Widerstand dran. Die schalte ich jetzt mal nicht auf europäische Widerstände um mangels Zeit. Da habe ich ja gerade vorgeführt, wie das geht. Ich hätte gerne hier noch eine Spannungsquelle. 1 Volt ist ein bisschen wenig. Doppelklick. Und das war es mit
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Doppelklick? Ja. 5 Volt Spannungsquelle. Alles Hubschraub binden. Hier die Kreuzungspunkte werden automatisch verbunden. Wie sich das heutzutage gehört. Sehr schön. Naja, wird
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heute eine sehr schräge Schaltung. Ich lasse stehen mal. Wo ist hier Delete? Delete, normal. So, haben wir alle beisammen. Hier wollte ich auch 1 Kiloohm haben. Und das lustige ist, dass man das jetzt simulieren lassen kann. Das kann man jetzt simulieren
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lassen, was diese Schaltung macht. Sie gehen hier mit der Sinusfelle rein in diese übliche Transistorschaltung. Jetzt können Sie gucken, was an verschiedenen Stellen passiert. Nehmen Sie hier NameNode. Da kann ich jetzt die einzelnen Knoten meiner Schaltung benennen. Nennen wir das B für Basis. Und nennen wir das hier an dieser Stelle
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C für Kollektor. Und wenn Sie jetzt hier sagen Simulate und Time Domain, löst er ein Differentialgleich. Ich nehme an, dass wir solche Differentialgleichen
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schon gesehen haben bei den Kolleginnen und Kollegen. Wie denn zum Beispiel Kondensatoren funktionieren, wie man Kondensatoren beschreiben kann. Okay, ich möchte gerne simulieren bis zum Zeitpunkt 5 Millisekunden. Wir sind ja ziemlich schnell hier. 1 Kilohertz, also eine Schwingung pro Millisekunde. Sagen wir mal 5 Schwingungen durch, 5 Millisekunden. Und jetzt gehe ich hier mal in Zeitschritten von einem Hundertstel
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davon, dass ich also mit 100 Zeitschritten jetzt da durchgehe. Und hier muss ich noch sagen, was ich sehen will. Add Expression, nämlich das, was hier am Punkt B liegt, möchte ich sehen. Und ich möchte sehen, was hier am Punkt C liegt. Und dann sage ich One Time Domain Simulation. Im Zeitbereich die Simulation laufen lassen. Er löst
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eine Differentialgleichung. Und da sehen Sie das Ergebnis. Also wenn die Spannung an der Basis, das war ja sinusförmig, wenn die Spannung an der Basis hier rauf und runter geht, sehen Sie, wie der Transistor aufgeht und wieder zugeht. Das hat weniger
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mit Differentialgleichung zu tun. Das ist undifferentialgleichung. Was hier passiert mit dem Kondensator ist eine Differentialgleichung. Wenn ich hier statt Sinus eben eine Rechtequelle nehme, sehen wir auch nicht mehr davon, da sehen Sie,
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aha, das ist ja gar keine Rechtequelle mehr. Dieser Kondensator vor der Basis, der wird entladen und geladen, entladen und geladen. Dazu wird eine Differentialgleichung gelöst. Dieser Vorgang hier wird natürlich eine Differentialgleichung beschrieben. Und was hier passiert, ist eben, dass dieses Ding Ihnen eine Differentialgleichung löst und diverse andere Geschichten einbaut. Sie sehen, wenn hier die Spannung an der
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Basis hoch genug wird, schaltet der Transistor durch und hier kommt keine höhere Spannung mehr an die Basis dran, schließt alle ab durch der Transistor. Sowas wird hier auch noch berücksichtigt. Ein Schaltungssimulator, da kommen z.B. Differentialgleichungen vor.