Verfügbarkeit: Elektronik für Ingenieure | Technische Universität München

Elektronik für Ingenieure:

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Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Hering, Ekbert 1943- (VerfasserIn), Bressler, Klaus (VerfasserIn), Gutekunst, Jürgen (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2001
Ausgabe:	4., neu bearb. Aufl.
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Schlagwörter:	Elektronik - Lehrbuch Elektronik Ingenieur Lehrbuch
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Beschreibung:	Literaturverzeichnis Seite 658 - 660
Umfang:	XIX, 675 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3540417389

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adam_text	EKBERT HERING * KLAUS BRESSLER * JUERGEN GUTEKUNST ELEKTRONIK FUER INGENIEURE UNTER MITARBEIT VON HORST-HERBERT AUSTMANN JUERGEN LANGNER WERNER LAVEURE ROLF MARTIN MANFRED REICHERT JOHANN STRAUSS WERNER STREIB \| VIERTE NEU BEARBEITETE AUFLAGE MIT 754 ABBILDUNGEN SPRINGER INHALT VII INHALT 1 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 1 1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN 1 1.2 GRUNDBEGRIFFE 1 1.2.1 LADUNG 1 1.2.2 ELEKTRISCHER STROM 3 1.2.3 ELEKTRISCHE SPANNUNG 3 1.2.4 WIDERSTAND UND LEITWERT 5 1.2.5 ELEKTRISCHE ARBEIT UND ELEKTRISCHE LEISTUNG 6 1.2.6 OHMSCHES GESETZ 7 1.2.7 RICHTUNGSSINN 8 1.2.8 BILDZEICHEN 8 1.3 ELEKTRISCHE NETZE - KIRCHHOFFSCHE REGELN 9 1.3.1 KNOTENREGEL (1. KIRCHHOFFSCHES GESETZ) 9 1.3.2 MASCHENREGEL (2. KIRCHHOFFSCHES GESETZ) 10 1.3.3 ANWENDUNG DER KIRCHHOFFSCHEN GESETZE 10 1.3.3.1 REIHENSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 10 1.3.3.2 PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 11 1.3.3.3 MESSBEREICHSERWEITERUNG 13 1.3.3.4 AUSGEWAEHLTE MESSANORDNUNGEN 14 1.4 GRAFISCHE VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG VON STROEMEN UND SPANNUNGEN 16 1.4.1 REIHENSCHALTUNG MIT LINEAREM WIDERSTAND UND EINEM KALTLEITER (PTC) . . 16 1.4.2 REIHENSCHALTUNG MIT LINEAREM WIDERSTAND UND ZWEI NICHTLINEAREN BAUELEMENTEN (Z-DIODEN) 17 1.4.3 SCHALTUNGSKOMBINATION AUS LINEAREM WIDERSTAND, KALTLEITER UND HEISSLEITER 18 1.5 MASCHEN- UND KNOTENANALYSE 19 1.5.1 ERSATZSPANNUNGS- UND ERSATZSTROMQUELLE 20 1.5.1.1 ERSATZSPANNUNGSQUELLE 20 1.5.1.2 ERSATZSTROMQUELLE 21 1.5.1.3 AEQUIVALENTE ZWEIPOLE 21 1.5.2 LINEARE UEBERLAGERUNG (SUPERPOSITIONSPRINZIP NACH HELMHOLTZ) 21 1.5.3 BERECHNUNG ELEKTRISCHER NETZWERKE 22 1.5.3.1 LOESUNG LINEARER GLEICHUNGSSYSTEME 22 1.5.3.2 MASCHENSTROMANALYSE (KREISSTROMVERFAHREN) 25 1.5.3.3 KNOTENSPANNUNGSANALYSE (KNOTENPOTENTIALANALYSE) . . . 26 1.5.3.4 VERGLEICH DER MASCHENSTROM- UND KNOTENSPANNUNGSANALYSE 28 1.5.4 BRUECKENSCHALTUNGEN 28 1.5.4.1 BERECHNUNG MIT DER MASCHENANALYSE 28 1.5.4.2 BERECHNUNG MIT DER METHODE DER ERSATZSPANNUNGSQUELLE 29 1.6 GRUNDLAGEN DER WECHSELSTROMLEHRE 30 1.6.1 GRUNDLAGEN KOMPLEXER RECHNUNG 30 1.6.1.1 REELLE, IMAGINAERE UND KOMPLEXE ZAHLEN 30 1.6.1.2 RECHNEN MIT KOMPLEXEN ZAHLEN 32 1.6.2 KENNGROESSEN 34 1.6.2.1 WECHSELSPANNUNG UND WECHSELSTROM 34 VIII INHALT 1.6.2.2 EFFEKTIVWERT UND HALBSCHWINGUNGSMITTELWERT 35 1.6.2.3 SCHEITELFAKTOR (CRESTFAKTOR) 36 1.6.2.4 FORMFAKTOR 36 1.6.3 KOMPLEXE RECHNUNG IM WECHSELSTROMKREIS 36 1.6.3.1 ZEIGERDARSTELLUNG KOMPLEXER GROESSEN 37 1.6.3.2 OHMSCHES GESETZ 37 1.6.3.3 VERHALTEN DER BAUELEMENTE 39 1.6.3.4 REIHEN- UND PARALLELSCHALTUNG 39 1.6.3.5 AEQUIVALENTE UMWANDLUNGEN 43 1.6.3.6 ZUSAMMENGESETZTE SCHALTUNGEN 44 1.6.4 NICHT SINUSFOERMIGE WECHSELGROESSEN 45 1.6.5 DAEMPFUNG UND VERSTAERKUNG 46 1.6.6 SHANNONSCHES ABTASTTHEOREM 49 1.7 MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN 51 1.8 GRUNDLAGEN DER HALBLEITERPHYSIK 51 1.8.1 MATERIALIEN 51 1.8.2 ENERGIEBAENDER 55 1.8.3 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION 57 1.8.3.1 EIGENLEITUNG 57 1.8.3.2 STOERSTELLENLEITUNG 60 1.8.4 BEWEGLICHKEIT 62 1.8.5 LEITFAEHIGKEIT 63 1.8.6 AUSGLEICHSVORGAENGE 64 1.8.6.1 ZEITVERHALTEN 65 1.8.6.2 RAEUMLICHE AUSBREITUNG EINER STOERUNG 65 1.8.7 PN-UEBERGANG 67 1.8.7.1 FELD-UND POTENTIALVERLAUF 67 1.8.7.2 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE 69 1.9 HERSTELLUNG KOMPLETTER SCHALTUNGEN 72 1.9.1 LEITERPLATTEN 72 1.9.2 STREIFENLEITER 75 1.9.3 SMT (SURFACE MOUNTED TECHNOLOGY) 76 1.9.4 DICKSCHICHT-TECHNOLOGIE 80 1.9.5 DUENNSCHICHT-TECHNOLOGIE 83 1.9.6 HYBRID-TECHNOLOGIE 85 1.10 BEZEICHNUNG ELEKTRISCHER GROESSEN 86 2 PASSIVE BAUELEMENTE 87 2.1 ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 87 2.1.1 UEBERSICHT 87 2.1.2 ANFORDERUNGEN UND ANWENDUNGSKLASSEN 87 2.1.3 ZUVERLAESSIGKEIT 88 2.1.3.1 URSACHEN EINES AUSFALLS 89 2.1.3.2 MITTLERE AUSFALLRATE 89 2.1.3.3 DURCHSCHNITTLICHE LEBENSDAUER 91 2.1.3.4 HERSTELLGRENZQUALITAET 91 2.1.4 NORMREIHEN 92 INHALT IX 2.1.5 KLASSIFIKATION VON DISKRETEN HALBLEITER-BAUELEMENTEN 92 2.1.6 DATENBLAETTER 94 2.2 WIDERSTAENDE 94 2.2.1 UEBERSICHT UEBER DIE WIDERSTAENDE 95 2.2.2 LINEARE FESTWIDERSTAENDE 95 2.2.2.1 DRAHTWIDERSTAENDE 99 2.2.2.2 SCHICHTWIDERSTAENDE 100 2.2.2.3 METALLGLASURWIDERSTAENDE 100 2.2.3 NICHTLINEARE WIDERSTAENDE 100 2.2.3.1 HEISSLEITER (NTC-WIDERSTAENDE) 101 2.2.3.2 SILICIUM-WIDERSTAENDE 103 2.2.3.3 KALTLEITER (PTC-WIDERSTAENDE) 104 2.2.3.4 SPANNUNGSABHAENGIGE WIDERSTAENDE (VARISTOREN, VDR) 104 2.2.3.5 MAGNETFELDABHAENGIGE WIDERSTAENDE (FELDPLATTEN) 106 2.2.4 EINSTELLBARE WIDERSTAENDE (POTENTIOMETER) 107 2.3 KONDENSATOREN 108 2.3.1 UEBERSICHT UEBER DIE KONDENSATOREN 109 2.3.2 KONDENSATOREN MIT DUENNEN FOLIEN ALS DIELEKTRIKUM 113 2.3.2.1 AUFBAU 113 2.3.2.2 EIGENSCHAFTEN 113 2.3.2.3 SELBSTHEILENDE KONDENSATOREN (MP UND MK) 116 2.3.2.4 KONDENSATOREN FUER DIE LEISTUNGSELEKTRONIK 116 2.3.3 ELEKTROLYT-KONDENSATOREN 118 2.3.4 KERAMIK-KONDENSATOREN 121 2.3.4.1 WERKSTOFFE UND EINTEILUNG 121 2.3.4.2 EIGENSCHAFTEN 121 2.3.4.3 BAUFORMEN 121 2.3.5 EINSTELLBARE KONDENSATOREN 124 2.4. INDUKTIVITAETEN 125 2.4.1 KERNEIGENSCHAFTEN 127 2.4.1.1 LUFTSPULEN 127 2.4.1.2 INDUKTIVITAETEN MIT KERN 127 2.4.1.3 KERNFORMEN 127 2.4.1.4 ERSATZSCHALTBILDER 127 2.4.1.5 HYSTERESEKURVE 128 2.4.1.6 FERRIMAGNETISCHES MATERIAL 129 2.4.1.7 FERROMAGNETIKA 130 2.4.2 WICKLUNGSEIGENSCHAFTEN 131 2.4.2.1 ZYLINDERWICKLUNG (SOLENOID) 131 2.4.2.2 WICKLUNGSKAPAZITAET 132 2.4.2.3 SCHEIBENWICKLUNG 132 2.4.2.4 RINGKERNSPULE (TOROID) 133 2.4.2.5 INDUKTIVITAET EINER ZYLINDERSPULE 133 2.5 DIODEN 134 2.5.1 SCHALTDIODEN 135 2.5.2 SCHOTTKY-DIODEN 138 2.5.3 GLEICHRICHTERDIODEN 139 2.5.3.1 NETZGLEICHRICHTER 141 2.5.3.2 SCHNELLE GLEICHRICHTERDIODEN 143 X INHALT 2.5.4 SCHOTTKY-LEISTUNGSDIODEN 144 2.5.5 Z-DIODEN 145 2.5.6 DIAC-TRIGGERDIODEN 146 2.5.7 FOTODIODEN 147 2.5.8 KAPAZITAETSDIODEN 149 2.5.9 PIN-DIODEN 150 2.5.10 STEP-RECOVERY-DIODEN 153 2.5.11 TUNNELDIODEN 154 2.5.12 BACKWARDDIODEN 155 3 AKTIVE BAUELEMENTE 156 3.1. TRANSISTOREN 156 3.1.1 ARTEN VON TRANSISTOREN UND DEREN AUFBAU 156 3.1.2 BESCHALTUNG UND FUNKTION DES TRANSISTORS 158 3.1.3 WICHTIGE KENNWERTE VON TRANSISTOREN 159 3.1.3.1 EINGANGSWIDERSTAND 159 3.1.3.2 STROMVERSTAERKUNG 160 3.1.3.3 AUSGANGSLEITWERT 162 3.1.3.4 SPANNUNGSRUECKWIRKUNG 162 3.1.3.5 /I-PARAMETER ALS TRANSISTORKENNWERTE 163 3.1.3.6 RAUSCHEN 163 3.1.4 WEITERE KENNWERTE 165 3.1.4.1 RESTSTROEME 165 3.1.4.2 SPERRSCHICHTKAPAZITAETEN 165 3.1.4.3 TRANSITFREQUENZ 166 3.1.4.4 SCHALTZEITEN 166 3.1.5 TRANSISTOR-GRENZWERTE 166 3.1.5.1 SPERRSPANNUNGEN 166 3.1.5.2 STROEME 166 3.1.5.3 TEMPERATUREN 167 3.1.5.4 VERLUSTLEISTUNG 167 3.1.5.5 ERLAUBTER ARBEITSBEREICH 167 3.1.6 TYPENSCHLUESSEL FUER HALBLEITER 168 3.1.7 TRANSISTORDATENBLATT 168 3.2 ANALOGE GRUNDSCHALTUNGEN MIT BIPOLAREN TRANSISTOREN 173 3.2.1 EMITTERSCHALTUNG 173 3.2.1.1 EMITTERSCHALTUNG MIT STROMGEGENKOPPLUNG 175 3.2.1.2 EINSTELLUNG DES ARBEITSPUNKTES 177 3.2.1.3 PRAKTISCHE DIMENSIONIERUNG DER EMITTERSCHALTUNG 178 3.2.1.4 EMITTERSCHALTUNG MIT SPANNUNGSGEGENKOPPLUNG 180 3.2.1.5 EMITTERSCHALTUNG BEI HOEHEREN FREQUENZEN 180 3.2.2 KOLLEKTORSCHALTUNG 181 3.2.2.1 BOOTSTRAPSCHALTUNG 182 3.2.3 BASISSCHALTUNG 183 3.2.4 STROMQUELLE 185 3.2.5 DIFFERENZVERSTAERKER 185 3.2.5.1 GLEICHTAKTVERSTAERKUNG 187 3.2.5.2 GLEICHTAKTUNTERDRUECKUNG 187 3.2.5.3 KORREKTUR DER OFFSETSPANNUNG 188 3.2.5.4 GEGENKOPPLUNG IM DIFFERENZVERSTAERKER 189 INHALT XI 3.2.6 DARLINGTONSCHALTUNG 189 3.2.7 VERSTAERKER FUER HOEHERE FREQUENZEN 191 3.2.7.1 GRENZEN DER VERSTAERKUNG (VERSTAERKUNGS-BANDBREITE-PRODUKT) 191 3.2.8 KASKODESCHALTUNG 192 3.3 FELDEFFEKTTRANSISTOREN 194 3.3.1 SPERRSCHICHT-FELDEFFEKTTRANSISTOREN (JFET) 194 3.3.1.1 KENNLINIEN UND ARBEITSBEREICHE DES FELDEFFEKTTRANSISTORS 195 3.3.1.2 OHMSCHER BEREICH 195 3.3.1.3 TRIODENBEREICH 196 3.3.1.4 ABSCHNUERBEREICH 196 3.3.1.5 DURCHBRUCHBEREICH 196 3.3.2 MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 196 3.3.2.1 EINGANGSWIDERSTAND 197 3.3.2.2 STEILHEIT 198 3.3.2.3 AUSGANGSLEITWERT 198 3.3.2.4 SPANNUNGSRUECKWIRKUNG 199 3.3.3 WEITERE KENNWERTE DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN 199 3.3.3.1 F-PARAMETER ALS KENNWERTE DES FELDEFFEKTTRANSISTORS 199 3.3.3.2 RAUSCHEN 199 3.3.3.3 RESTSTROEME 200 3.3.3.4 TEMPERATURVERHALTEN 200 3.3.3.5 GRENZFREQUENZ 200 3.3.3.6 SCHALTZEITEN 201 3.3.4 GRENZWERTE DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN 201 3.3.4.1 STROEME 201 3.3.4.2 SPERRSPANNUNGEN 201 3.3.4.3 TEMPERATUREN 201 3.3.4.4 VERLUSTLEISTUNG UND ERLAUBTER ARBEITSBEREICH 201 3.4 SCHALTUNGSTECHNIK MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN 202 3.4.1 UEBERGANG VOM BIPOLAREN TRANSISTOR ZUM FELDEFFEKTTRANSISTOR 202 3.4.2 GRUNDSCHALTUNGEN DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN 202 3.4.3 STABILISIERUNG DES ARBEITSPUNKTES UND DER VERSTAERKUNG DURCH GEGENKOPPLUNG 203 3.4.4 WIRKUNG DER GEGENKOPPLUNG 204 3.4.5 DIFFERENZVERSTAERKER MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN 205 3.4.6 STEUERBARE SPANNUNGSTEILER MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN 205 3.4.7 FELDEFFEKTTRANSISTOREN ALS SCHALTER FUER ANALOGE SIGNALE 206 3.4.8 DUAL-GATE-MOSFET(DOPPELGATE-MOSFET) 206 3.4.9 MOSFET-LEISTUNGSTRANSISTOREN FUER SCHALTER 207 3.4.10 MOSFET-LEISTUNGSTRANSISTOREN FUER ANALOGE VERSTAERKER 210 3.5 LINEARE UND NICHTLINEARE VERSTAERKER 212 3.5.1 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN LINEARER VERSTAERKER 212 3.5.2 HERLEITUNG DER OBERSCHWINGUNGEN UND DER MISCHPRODUKTE 212 3.5.3 MESSVERFAHREN ZUR BEURTEILUFLG-YON VERSTAERKERN 213 3.5.4 NICHTLINEARE VERSTAERKER 213 3.5.5 AUFBAU LINEARER VERSTAERKER IN DER PRAXIS 213 3.5.6 SCHALTUNGSTECHNISCHE BESONDERHEITEN GEGENGEKOPPELTER VERSTAERKER . . . . 215 3.5.7 VORSICHTSMASSNAHMEN BEIM UMGANG MIT HALBLEITERN 216 XII INHALT 4 HOCHFREQUENZ (HF)-VERSTAERKER 218 4.1 ANPASSUNG UND REFLEXION 218 4.2 TRANSPORT DER HOCHFREQUENZ AUF LEITUNGEN 219 4.3 WELLENWIDERSTAND EINER HOCHFREQUENZLEITUNG 220 4.4 EINGANGS- UND AUSGANGSWIDERSTAENDE VON HF-TRANSISTOREN 221 4.4.1 S-PARAMETER 222 4.4.2 DEFINITION DER S-PARAMETER 222 4.4.3 MESSUNG DER S-PARAMETER 223 4.5 RAUSCHPARAMETER 224 4.5.1 RAUSCHFAKTOR 225 4.5.2 RAUSCHEN BEI MEHRSTUFIGEN VERSTAERKERN 225 4.6 DARSTELLUNG KOMPLEXER GROESSEN 226 4.7 ANWENDUNG DES SMITH-DIAGRAMMS 228 5 BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK 232 5.1 THYRISTOR 232 5.1.1 STATISCHE KENNLINIEN 232 5.1.2 DYNAMISCHE KENNLINIEN 235 5.1.3 SCHUTZBESCHALTUNG 235 5.1.4 KUEHLUNG 236 5.1.5 SPANNUNGSSTEUERUNG MIT THYRISTOREN 237 5.2 TRIAC 238 5.3 ABSCHALTTHYRISTOR (GTO) 238 5.4 INSULATED-GATE-BIPOLAR-TRANSISTOR (IGBT) 239 6 OPTOELEKTRONIK 240 6.1 EINLEITUNG 240 6.2 RADIOMETRISCHE UND FOTOMETRISCHE GROESSEN 241 6.2.1 RADIOMETRISCHE GROESSEN 241 6.2.2 FOTOMETRISCHE GROESSEN 242 _____ ^Y 6.3 HALBLEITER-SENDER 244 6.3.1 STRAHLUNGSEMISSION AUS HALBLEITERN 244 6.3.2 LUMINESZENZDIODEN 245 6.3.3 HALBLEITERLASER 253 6.4 DISPLAYS 259 6.4.1 ANTHROPOTECHNISCHE GESICHTSPUNKTE 259 6.4.2 DISPLAYTYPEN 260 INHALT XIII 6.4.3 ANALOGANZEIGEN 262 6.4.4 NUMERISCHE ANZEIGEN 263 6.4.5 ALPHANUMERISCHE ANZEIGEN 265 6.5 HALBLEITER-DETEKTOREN 266 6.5.1 STRAHLUNGSABSORPTION IN HALBLEITERN 266 6.5.2 GUETEKRITERIEN VON DETEKTOREN 267 6.5.3 FOTOWIDERSTAND 268 6.5.4 FOTODIODE 271 6.5.5 SOLARZELLE 279 6.5.6 FOTOTRANSISTOR 284 6.5.7 FOTOTHYRISTOR 286 6.5.8 BILDSENSOREN 286 6.6 OPTOKOPPLER 290 6.7 LICHTWELLENLEITER 293 7 SENSOREN 298 7.1 GRUNDLAGEN 298 7.1.1 DEFINITION UND EINTEILUNG 298 7.1.2 WIRTSCHAFTLICHE UND TECHNISCHE BEDEUTUNG 298 7.2 SENSOREN FUER DIE WICHTIGSTEN MESSGROESSEN 304 7.2.1 WEG- UND POSITIONS-SENSOREN 304 7.2.2 KRAFT- UND DRUCK-SENSOREN 308 7.2.3 TEMPERATUR-SENSOREN 308 7.3 WERKSTOFFE UND TECHNOLOGIEN 312 7.3.1 SILICIUMTECHNIK 312 7.3.1.1 VORTEILE VON SILICIUM 312 7.3.1.2 PHYSIKALISCHE EFFEKTE 312 7.3.2 DUENNSCHICHTTECHNIK 314 7.3.2.1 VERFAHREN 314 7.3.2.2 ANWENDUNGEN 314 7.3.3 DICKSCHICHTTECHNIK 315 7.3.4 FASEROPTISCHE SENSOREN 316 7.3.4.1 MODULATION DER LICHTINTENSITAET 316 7.3.4.2 MODULATION DER WELLENLAENGE 316 7.3.4.3 MODULATION DER POLARISATION 316 7.3.5 CHEMISCHE SENSOREN 317 7.3.5.1 ELEKTROCHEMISCHE SENSOREN 317 7.3.5.2 CHEMISCHE FELDEFFEKTTRANSISTOREN 317 7.3.5.3 OPTOCHEMISCHE SENSOREN (OPTODEN) 318 7.4 BEVORZUGTE EINSATZGEBIETE 319 8 ANALOGE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 320 8.1 HERSTELLUNG UND TECHNOLOGIE 320 XIV INHALT 8.2 OPERATIONSVERSTAERKER 324 8.2.1 IDEALER UND REALER OPERATIONSVERSTAERKER 325 8.2.2 SCHALTUNGSTECHNISCHER AUFBAU 325 8.2.2.1 EINGANGSSTUFE ALS DIFFERENZVERSTAERKER 328 8.2.2.2 ZWEITE STUFE ALS SPANNUNGSVERSTAERKER 329 8.2.2.3 ENDSTUFE ALS STROMVERSTAERKER 330 8.2.3 BEISPIEL EINES STANDARDVERSTAERKERS 331 8.2.4 OPERATIONSVERSTAERKER FUER HOEHERE ANFORDERUNGEN 333 8.2.5 STABILITAETSBETRACHTUNG 334 8.3 OPERATIONSVERSTAERKER MIT STATISCHER BESCHALTUNG 337 8.3.1 INVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER 340 8.3.2 NICHT INVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER 341 8.3.3 SUBTRAHIERVERSTAERKER 342 8.3.4 SCHMITT-TRIGGER 344 8.3.5 NICHTLINEARER VERSTAERKER 345 8.3.6 ADDIERENDER VERSTAERKER, INVERTIEREND 347 8.3.7 ADDIERENDER VERSTAERKER, NICHT INVERTIEREND 347 8.3.8 KONSTANTSTROMQUELLEN 348 8.3.9 IDEALER EINWEGGLEICHRICHTER 349 8.3.10 ZWEIWEGGLEICHRICHTER OHNE GEMEINSAMES POTENTIAL 349 8.3.11 ZWEIWEGGLEICHRICHTER MIT GEMEINSAMEM POTENTIAL 350 8.3.12 SPITZENWERTGLEICHRICHTER 351 8.3.13 LOGARITHMIERSCHALTUNG 351 8.3.14 DELOGARITHMIERSCHALTUNG (EXPONENTIALVERSTAERKER) 353 8.4 OPERATIONSVERSTAERKER MIT DYNAMISCHER BESCHALTUNG 354 8.4.1 INTEGRATOR 356 8.4.2 DIFFERENZIERER 358 8.4.3 FILTERSCHALTUNGEN 360 8.4.3.1 TIEFPASS 1. ORDNUNG 360 8.4.3.2 TIEFPASS 2. ORDNUNG 361 8.4.3.3 HOCHPASS 1. ORDNUNG 364 8.4.3.4 HOCHPASS 2. ORDNUNG 365 8.4.3.5 BANDPASS (SELEKTIVES FILTER) 365 8.4.3.6 BANDSPERRE 368 8.4.3.7 FILTER HOEHERER ORDNUNG 369 8.5 WEITERE WICHTIGE INTEGRIERTE ANALOGSCHALTUNGEN 369 8.5.1 KOMPARATOREN 369 8.5.2 SPANNUNGSREGLER 370 8.5.3 BANDGAP-REFERENZELEMENT 371 9 DIGITAL-ANALOG- UND ANALOG-DIGITAL-WANDLER 375 9.1 DIGITAL-ANALOG-WANDLER (DA-WANDLER) 375 9.1.1 R-2R-LEITERNETZWERK 375 9.1.2 MULTIPLIZIERENDER DA-WANDLER 376 9.1.3 VIER-QUADRANTEN MULTIPLIZIERENDER DA-WANDLER 378 9.1.4 DA-WANDLER MIT FESTER REFERENZSPANNUNG 379 9.1.5 DATENWANDLER MIT MIKROPROZESSORKOMPATIBLER SCHNITTSTELLE 379 9.1.6 UNERWUENSCHTE SPITZEN BEIM WEITERZAEHLEN DES DIGITALEN EINGANGSWERTES . . 380 9.1.7 FEHLER BEI DER DATENUMSETZUNG 381 INHALT XV 9.2 ANALOG-DIGITAL-WANDLER 383 9.2.1 INTEGRIERENDE ANALOG-DIGITAL-WANDLER 383 9.2.2 ANALOG-DIGITAL-WANDLER NACH DEM PRINZIP DER SUKZESSIVEN APPROXIMATION 386 9.2.3 ABTAST- UND HALTESCHALTUNG (SAMPLE AND HOLD) 388 9.2.4 PARALLEL-ANALOG-DIGITAL-WANDLER 389 9.2.5 ANALOG-DIGITAL-WANDLER NACH DEM DELTA-SIGMA-VERFAHREN 392 10 ANALOGE REGELUNGSTECHNIK 39 3 10.1 STEUERUNG UND REGELUNG 393 10.2 BEISPIEL EINER ELEKTRONISCHEN REGELUNG 393 10.3 BEISPIEL EINER ELEKTRONISCH-MECHANISCHEN REGELUNG 394 10.4 GRUNDSAETZLICHE BETRACHTUNG EINER REGELUNG 395 10.5 ELEMENTE DES REGELKREISES UND IHRE EIGENSCHAFTEN 395 10.6 VORGEHEN BEIM ENTWURF EINER STABILEN REGELUNG 398 10.6.1 AUFBAU 398 10.6.2 STABILITAETSBEDINGUNG 398 10.6.3 BEURTEILUNG EINES REGELKREISES MIT DEM BODE-DIAGRAMM 399 10.6.4 EINSCHWINGVERHALTEN 401 10.6.5 VERBLEIBENDE ABWEICHUNG 402 10.7 ZUSAMMENFASSUNG 403 11 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SCHALTUNGSTECHNIK 404 11.1 ZAHLENSYSTEME 404 11.1.1 DUALES ZAHLENSYSTEM 405 11.1.2 HEXADEZIMALES ZAHLENSYSTEM 406 11.1.3 BCD-ZAHLENSYSTEM 409 11.1.4 ERWEITERUNGEN DES BINAEREN ZAHLENSYSTEMS 410 11.1.4.1 NEGATIVE ZAHLEN 410 11.1.4.2 FESTKOMMA- UND GLEITKOMMAZAHLEN 411 11.2 KODES 415 11.2.1 GRAY-KODE 415 11.2.2 FEMSCHREIBE-KODE 417 11.2.3 ASCII-KODE 418 11.2.4 REDUNDANTE KODES 421 11.2.5 FEHLERERKENNENDE KODES 421 11.2.6 FEHLERKORRIGIERENDE KODES 422 11.3 GRUNDLAGEN DER BOOLESCHEN ALGEBRA 426 11.3.1 BINAERE VERKNUEPFUNGEN 426 11.3.2 GESETZE VON BOOLE UND DE MORGAN 429 11.3.2.1 GESETZE DER SCHALTALGEBRA 429 XVI INHALT 11.3.2.2 GESETZE VON DE MORGAN 429 11.3.3 ENTWICKLUNG EINER SCHALTUNG MIT HILFE DER BOOLESCHEN ALGEBRA 432 11.4 MINIMIERUNG NACH KARNAUGH-VEITCH 434 11.4.1 GRUNDLAGEN 434 11.4.2 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER DREI EINGANGSVARIABLE 436 11.4.3 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER VIER EINGANGSVARIABLE 437 11.4.4 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER FUENF EINGANGSVARIABLE 439 11.4.5 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER SECHS UND MEHR EINGANGSVARIABLE . . . . 440 11.4.6 BEISPIELE ZUR KARNAUGH-VEITCH-MINIMIERUNG 442 12 DIGITALE BAUELEMENTE 446 12.1 LOGIKFAMILIEN 447 12.1.1 TTL 450 12.1.2 FAST 454 12.1.3 CMOS 455 12.1.4 HIGH-SPEED-CMOS 458 12.1.5 ECL 461 12.1.6 SCHALTZEICHEN UND GEHAEUSEFORMEN 463 12.2 SPEICHERBAUTEILE UND SPEICHERAUFBAU 470 12.2.1 FLUECHTIGE SPEICHER 471 12.2.2 NICHT FLUECHTIGE SPEICHER 473 12.2.3 SONDERFORMEN VON SPEICHERBAUTEILEN 475 12.2.4 AUFBAU GROSSER SPEICHERSYSTEME 476 12.3 MIKRORECHNER 478 12.3.1 MIKROPROZESSOREN 479 12.3.2 SINGLE-CHIP-MIKROCOMPUTER 480 12.3.3 RISC-COMPUTER 482 12.3.4 TRANSPUTER 483 13 ENTWICKLUNG DIGITALER SCHALTUNGEN 486 13.1 ENTWICKLUNGSPHASEN 486 13.2 PULSFAHRPLAN 490 13.3 LEITUNGEN FUER DIGITALE SIGNALE 493 13.3.1 BANDBEGRENZUNG DIGITALER SIGNALE 494 13.3.2 REFLEXIONEN 495 13.3.2.1 ABGESCHLOSSENE LEITUNG 495 13.3.2.2 OFFENE LEITUNG 503 13.4. STOERFREIER ENTWURF DIGITALER SCHALTUNGEN (GLITCH-FREE-DESIGN) 506 13.5 PHASE LOCKED LOOP 509 13.5.1 GRUNDLAGEN 509 13.5.2 DIGITALER PLL 511 13.5.3 TIEFPASS 1. ORDNUNG 517 INHALT XVII 14 ASIC 521 14.1 UEBERSICHT 522 14.1.1 DIGITALE ASIC-FAMILIEN 522 14.1.2 ANALOGE ASIC 524 14.2 PROGRAMMIERBARE LOGISCHE BAUTEILE (PLD) 527 14.2.1 AUFBAU DES PAL (PROGRAMMABLE ARRAY LOGIC) 527 14.2.1.1 EINGANGSSCHALTUNG DES PAL 528 14.2.1.2 VERKNUEPFUNGEN IM AND-ARRAY 529 14.2.1.3 VERKNUEPFUNGEN IM OR-ARRAY 530 14.2.1.4 AUSGANGSSCHALTUNGEN 530 14.2.2 REALISIERUNG EINER SCHALTUNG 531 14.2.3 TESTEN VON PLD-BAUTEILEN 539 14.3 DIGITALE GATE-ARRAYS 540 14.3.1 KANAL-GATE-ARRAY 540 14.3.2 KANALLOSE GATE-ARRAYS (SEA OF GATES) 541 14.3.3 PROGRAMMIERBARE GATE-ARRAYS 543 14.3.3.1 LOGIC CELL ARRAY (LCA) 543 14.3.3.2 FIELD PROGRAMMABLE GATE-ARRAY (FPGA) 544 14.4 STANDARD-ZELLEN-ASIC 547 14.4.1 AUFBAU DER STANDARD-ZELLEN-ASIC 548 14.4.2 ELEKTRONENSTRAHL-DIREKT-SCHREIBVERFAHREN 549 14.4.3 STANDARDISIERTE KUNDENSCHALTKREISE (APPLICATION SPECIFIC STANDARD PRODUCTS, ASSP) 550 15 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN 552 15.1 EINFUEHRUNG 552 15.2 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE 553 15.3 PROGRAMMIERUNG SPEICHERPROGRAMMIERBARER STEUERUNGEN 555 15.3.1 BEFEHLSVORRAT EINER SPS 555 15.3.2 ARTEN DER PROGRAMMDARSTELLUNG 555 15.4 PROGRAMMIERUNG EINFACHER STEUERUNGSFUNKTIONEN 557 15.4.1 STEUERUNGEN MIT VERKNUEPFUNGSFUNKTIONEN 557 15.4.1.1 ODER-FUNKTION, UND-FUNKTION UND NEGATION 557 15.4.1.2 DISJUNKTIVE UND KONJUNKTIVE SCHALTFUNKTIONEN 558 15.4.2 SPEICHERFUNKTION 560 15.4.3 AUSWERTUNG VON SIGNALFLANKEN 560 15.4.4 ZEITGEBERFUNKTION 561 15.4.5 ZAEHLER 562 15.4.6 REALISIERUNG VON ABLAUFSTEUERUNGEN 563 15.5 PROGRAMMIERUNG MIT SOFTWARE-BAUSTEINEN 565 15.6 PROGRAMMIEREINRICHTUNGEN 566 XVIII INHALT 16 SCHNITTSTELLEN, BUSSYSTEME UND NETZE 568 16.1 EINFUEHRUNG 568 16.2 GRUNDBEGRIFFE DER DATENUEBERTRAGUNG 568 16.2.1 ARTEN DER VERBINDUNG, DES BETRIEBS UND DER UEBERTRAGUNG 569 16.2.2 DATENFORMATE UND STEUERZEICHEN BEI SERIELLER UEBERTRAGUNG 570 16.2.3 UEBERTRAGUNGSSTEUERUNG (HANDSHAKE) 571 16.3 SCHNITTSTELLEN 571 16.3.1 CENTRONICS-SCHNITTSTELLE 571 16.3.2 IEC-BUS 573 16.3.3 V.24-SCHNITTSTELLE 575 16.3.3.1 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 575 16.3.3.2 FUNKTIONALE EIGENSCHAFTEN 575 16.3.3.3 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN 576 16.3.3.4 VERBINDUNGEN UND FEHLERSUCHE 576 16.3.3.5 ANSCHLUSSMOEGLICHKEITEN 577 16.3.3.6 FUNKTIONSUEBERPRUEFUNG 579 16.3.3.7 V.24-SCHNITTSTELLE IN DER DATENFERNUEBERTRAGUNG 579 16.4 BUSSYSTEME 581 16.4.1 PARALLELE BUSSYSTEME 581 16.4.2 SERIELLE BUSSYSTEME 582 16.5 NETZE 584 16.5.1 EINFUEHRUNG 584 16.5.2 GLOBAL AREA NETWORKS (GAN) 584 16.5.3 WIDE AREA NETWORKS (WAN) 585 16.5.4 LOKALE NETZE (LAN) 586 16.5.5 OSI-MODELL MIT SIEBEN SCHICHTEN 587 16.5.5.1 BESCHREIBUNG 587 16.5.5.2 SCHICHTEN DES OSI-MODELLS 589 16.5.6 SNA-MODELL (SYSTEM NETWORK ARCHITECTURE) 592 16.5.7 DNA-MODELL (DIGITAL NETWORK ARCHITECTURE) 593 16.5.8 ZUGRIFFSVERFAHREN BEI NETZEN 594 16.5.8.1 KOLLISIONSBEHAFTETE VERFAHREN 594 16.5.8.2 KOLLISIONSFREIE VERFAHREN - 596 16.5.9 MAP- UND TOP-STANDARDS 600 16.5.9.1 MAP-STANDARD (BITBUS ZUR FERTIGUNGSSTEUERUNG) 600 16.5.9.2 TOP-STANDARD 602 16.5.10 ISDN 603 16.5.10.1 ISDN-KONZEPT 603 16.5.10.2 ISDN-KONZEPT IM OSI-MODELL 604 16.5.10.3 ISDN-DIENSTE MIT BITRATEN BIS ZU 64 KBIT/S 605 16.5.10.4 KOMMUNIKATION MIT PRIVATEN NETZEN (LAN) 605 16.5.11 KOPPLUNG VON NETZEN 606 16.5.12 PLANUNG VON LOKALEN NETZEN 608 16.5.12.1 ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN 608 16.5.12.2 EINFUEHRUNG EINES HIERARCHISCHEN KOMMUNIKATIONSKONZEPTES 608 16.5.12.3 EINSATZ VON LICHTWELLENLEITERN 609 16.5.12.4 VORGEHENSWEISE BEI DER PLANUNG VON NETZEN 610 INHALT XIX 17 STROMVERSORGUNG 611 17.1 ARTEN DER SPANNUNGSQUELLEN (ENERGIEQUELLEN) 612 17.2 VERSCHIEDENE AUSFUEHRUNGEN DER STROMVERSORGUNG 613 17.2.1 POTENTIALTRENNUNG 613 17.2.2 TRANSFORMATOR 613 17.2.3 TRANSFORMATOR-NETZTEIL 617 17.2.4 GLEICHRICHTER-SCHALTUNGEN 617 17.2.5 LINEARE REGLER 620 17.3 GETAKTETE STROMVERSORGUNGEN 625 17.3.1 PULSBREITENMODULATION 625 17.3.2 DURCHFLUSSWANDLER 626 17.3.2.1 TIEFSETZSTELLER 626 17.3.2.2 EINTAKT-FLUSSWANDLER MIT TRANSFORMATOR 628 17.3.2.3 FLUSSWANDLER-VARIANTEN 630 17.3.2.4 TRANSDUKTOR (SAETTIGUNGSDROSSEL) 632 17.3.3 SPERRWANDLER 632 17.3.3.1 HOCH- UND TIEFSETZSTELLER 633 17.3.3.2 SPERRWANDLER MIT TRANSFORMATOR 633 17.3.3.3 HOCHSETZSTELLER 633 17.3.4 RESONANZWANDLER 634 17.3.5 EINGANGSFILTER 635 17.4 REGELUNGSTECHNIK 636 17.4.1 FUEHLERLEITUNGEN 636 17.4.2 REGELUNG EINES FLUSSWANDLERS 637 17.5 WIRKUNGSGRAD 638 17.5.1 ENTWAERMUNG (WAERMEUEBERTRAGUNG) 638 17.6 GESETZLICHE VORSCHRIFTEN UND NORMEN 639 17.6.1 PRODUKTHAFTUNG 639 17.6.2 SICHERHEIT 640 17.6.2.1 ELEKTRISCHE SICHERHEIT 640 17.6.2.2 BRANDSCHUTZ 642 17.6.3 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) 642 17.6.4 NETZRUECKWIRKUNGEN; NETZOBERSCHWINGUNGEN 644 18 LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN 645 19 WEITERFUEHRENDES SCHRIFTTUM 658 20 SACHWORTVERZEICHNIS 661
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Signatur:	0001 2023 A 1241 Lageplan
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