Verfügbarkeit: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler: mit 119 Tabellen

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Bibliographische Detailangaben
Vorheriger Titel:	Hering, Klaus Elektronik für Ingenieure
Beteiligte Personen:	Hering, Ekbert 1943- (VerfasserIn), Bressler, Klaus (VerfasserIn), Gutekunst, Jürgen (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin [u.a.] Springer 2005
Ausgabe:	5., aktualisierte Aufl.
Schriftenreihe:	Springer-Lehrbuch
Schlagwörter:	Elektronik Lehrbuch
Links:	http://www3.ub.tu-berlin.de/ihv/001713664.pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=013104383&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA
Beschreibung:	Literaturverzeichnis Seite 658 - 660
Umfang:	XIX, 675 S. Ill., graph. Darst. 24 cm
ISBN:	9783540243090 3540243097

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adam_text	Inhalt Grundlagen der Elektrotechnik........................ Physikalische Größen und Einheiten..................... Grundbegriffe............................... 1.2.1 Ladung.............................. 1.2.2 Elektrischer Strom......................... 1.2.3 Elektrische Spannung........................ 1.2.4 Widerstand und Leitwert...................... 1.2.5 Elektrische Arbeit und elektrische Leistung.............. 1.2.6 Ohmsches Gesetz.......................... 1.2.7 Richtungssinn........................... 1.2.8 Bildzeichen............................ Elektrische Netze - Kirchhoffsche Regeln................... 1.3.1 Knotenregel (1. Kirchhoffsches Gesetz)................ 1.3.2 Maschenregel (2. Kirchhoffsches Gesetz)............... 1 1.3.3 Anwendung der Kirchhoffschen Gesetze............... 1 1.3.3.1 Reihenschaltung von Widerständen ................. 1 1.3.3.2 Parallelschaltung von Widerständen................. 1 1.3.3.3 Meßbereichserweiterung...................... 1 1.3.3.4 Ausgewählte Meßanordnungen ................... 1 Grafische Verfahren zur Ermittlung von Strömen und Spannungen........ 1 1.4.1 Reihenschaltung mit linearem Widerstand und einem Kaltleiter (PTC) . . 1 1.4.2 Reihenschaltung mit linearem Widerstand und zwei nichtlinearen Bauelementen (Z-Dioden)...................... 1 1.4.3 Schaltungskombination aus linearem Widerstand, Kaltleitcr und Heißleiter 1 Maschen- und Knotenanalyse........................ 1 1.5.1 Ersatzspannungs- und Ersatzstromquelle............... 1.5.1.1 Ersatzspannungsquelle....................... 1 1.5.1.2 Ersatzstromquelle......................... 1.5.1.3 Äquivalente Zweipole........................ 1.5.2 Lineare Überlagerung (Superpositionsprinzip nach Helmholtz)..... 1 1.5.3 Berechnung elektrischer Netzwerke.................. 1 1.5.3.1 Lösung linearer Gleichungssysteme.................. 1 1.5.3.2 Maschenstromanalyse (Kreisstromverfahren) .............. 1 1.5.3.3 Knotenspannungsanalyse (Knotenpotentialanalyse) .......... 1 1.5.3.4 Vergleich der Maschenstrom- und Knotenspannungsanalyse....... 1 1.5.4 Brückenschaltungen........................ 1 1.5.4.1 Berechnung mit der Maschenanalyse................. 2 1.5.4.2 Berechnung mit der Methode der Ersatzspannungsquclle........ 1 Grundlagen der Wechselstromlehre...................... 2 1.6.1 Grundlagen komplexer Rechnung.................. 2 1.6.1.1 Reelle, imaginäre und komplexe Zahlen ............... 2 1.6.1.2 Rechnen mit komplexen Zahlen................... 2 1.6.2 Kenngrößen............................ 2 1.6.2.1 Wechselspannung und Wechselstrom................. 2 VIII Inhalt Inhalt 1.9 1.6.2.2 1.6.2.3 1.6.2.4 1.6.3 1.6.3.1 1.6.3.2 1.6.3.3 1.6.3.4 1.6.3.5 1.6.3.6 1.6.4 1.6.5 1.6.6 Effektivwert und Halbschwingungsmittehvert............. 35 Scheitelfaktor (Crestfaktor)..................... 36 Formfaktor............................ 36 Komplexe Rechnung im Wechselstromkreis.............. 36 Zeigerdarstellung komplexer Größen................. 37 Ohmsches Gesetz.......................... 37 Verhalten der Bauelemente..................... 39 Reihen- und Parallelschaltung . . Äquivalente Umwandlungen . . . Zusammengesetzte Schaltungen . Nicht sinusförmige Wechselgrößen Dämpfung und Verstärkung ................ 39 ................ 43 ................ 44 ................ 45 ................ 46 Shannonsches Abtasttheorem.................... 49 1.7 Messung elektrischer Größen........................ 51 1.8 Grundlagen der Halbleiterphysik....................... 51 1.8.1 Materialien............................ 51 1.8.2 Energiebänder........................... 55 1.8.3 Ladungsträgerkonzentration..................... 57 1.8.3.1 Eigenleitung............................ 57 1.8.3.2 Störstellenleitung.......................... 60 1.8.4 Beweglichkeit........................... 62 1.8.5 Leitfähigkeit............................ 63 1.8.6 Ausgleichsvorgänge......................... 64 1.8.6.1 Zeitverhalten ........................... 65 1.8.6.2 Räumliche Ausbreitung einer Störung................ 65 1.8.7 pn-Übergang ........................... 67 1.8.7.1 Feld-und Potentialverlauf ..................... 67 1.8.7.2 Strom-Spannungs-Kennlinie..................... 69 Herstellung kompletter Schaltungen 1.9.1 1.9.2 1.9.3 .................... 72 Leiterplatten............................ 72 Streifenleiter............................ 75 SMT 1.9.4 Dickschicht-Technologie 1.9.5 Dünnschicht-Technologie 1.9.6 Hybrid-Technologie . . 1.10 Bezeichnung elektrischer Größen Passive Bauelemente 2.1 Elektronische Bauelemente 83 85 87 87 2.1.1 Übersicht............................. 87 2.1.2 Anforderungen und Anwendungsklassen............... 87 2.1.3 Zuverlässigkeit........................... 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 Herstellgrenzqualität........................ 91 2.1.4 Normreihen............................ 92 2.1.5 Klassifikation von diskreten Halbleiter-Bauelementen 2.1.6 Datenblätter................... 2.2 Widerstände....................... 2.2.1 Übersicht über die Widerstände.......... 2.2.2 Lineare Festwiderstände ............. 2.2.2.1 Drahtwiderstände................ 2.2.2.2 Schichtwiderstände................ 2.2.2.3 Metallglasurwiderstände ............. 2.2.3 Nichtlineare Widerstände............. 2.2.3.1 Heißleiter (NTC-Widerstände)........... 2.2.3.2 Silicium-Widerstände............... 2.2.3.3 KaUleiter (PTC-Widerstände)........... 2.2.3.4 Spannungsabhängige Widerstände (Varistoren, VDR) 2.2.3.5 Magnetfeldabhängige Widerstände (Feldplatten) . . . 2.2.4 Einstellbare Widerstände (Potentiometer) ...... 2.3 Kondensatoren...................... 2.3.1 Übersicht über die Kondensatoren......■ . . . 2.3.2 Kondensatoren mit dünnen Folien als Dielektrikum . 2.3.2.1 Aufbau..................... 2.3.2.2 Eigenschaften.................. 2.3.2.3 Selbstheilende Kondensatoren (MP und MK) . . . . 2.3.2.4 Kondensatoren für die Leistungselektronik..... 2.3.3 Elektrolyt-Kondensatoren............. 2.3.4 Keramik-Kondensatoren............. 2.3.4.1 Werkstoffe und Einteilung............. 2.3.4.2 Eigenschaften.................. 2.3.4.3 Bauformen................... 2.3.5 Einstellbare Kondensatoren............ 2.4. Induktivitäten...................... 2.4.1 Kerneigenschaften................ 2.4.1.1 Luftspulen ................... 2.4.1.2 Induktivitäten mit Kern.............. 2.4.1.3 Kernformen................... 2.4.1.4 Ersatzschaltbilder ................ 2.4.1.5 Hysteresekurve.................. 2.4.1.6 Ferrimagnetisches Material............ 2.4.1.7 Ferromagnetika................. 2.4.2 Wicklungseigenschaften.............. 2.4.2.1 Zylinderwicklung 2.4.2.2 Wicklungskapazität................ 2.4.2.3 Scheibenwicklung ................ 2.4.2.4 Ringkernspule (Toroid).............. 2.4.2.5 Induktivität einer Zylinderspule.......... 2.5 Dioden......................... 2.5.1 Schaltdioden................... 2.5.2 Schottky-Dioden................. 2.5.3 Gleichrichterdioden ............... 2.5.3.1 Netzgleichrichter................. 2.5.3.2 Schnelle Gleichrichterdioden............ 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 Kapazitätsdioden ......................... 149 2.5.9 pin-Dioden............................ 150 2.5.10 Step-Recovery-Diodcn....................... 153 2.5.11 Tunneldioden........................... 154 2.5.12 Backwarddioden.......................... 155 Aktive Bauelemente............................. 156 3.1. Transistoren 156 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3 3.1.3.4 3.1.3.5 3.1.3.6 3.1.4 3.1.4.1 3.1.4.2 3.1.4.3 3.1.4.4 3.1.5 3.1.5.1 3 1 5.2 L 3.1.5.4 3.1.5.5 3.1.6 3.1.7 Arten von Transistoren und deren Aufbau .............. 156 Beschaltung und Funktion des Transistors .............. 158 Wichtige Kennwerte von Transistoren ................ 159 Eingangswiderstand ........................ 159 Stromverstärkung......................... 160 Ausgangsleitwert.......................... 162 Spannungsrückwirkung....................... 162 /i-Parameter als Transistorkennwerte................. 163 Rauschen............................. 163 Weitere Kennwerte......................... 165 Restströme............................ 165 Sperrschichtkapazitäten....................... 165 Transitfrequenz .......................... 166 Schaltzeiten............................ 166 Transistor-Grenzwerte . . . Sperrspannungen...... Ströme.......... Temperaturen....... Verlustleistung....... Erlaubter Arbeitsbereich . . Typenschlüsscl für Halbleiter Transistordatenblatt . . . . 166 166 166 167 167 167 168 168 3.2 Analoge Grundschaltungen mit bipolaren Transistoren 173 173 175 177 178 180 180 3.2.1 Emitterschaltung 3.2.1.1 Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung . . . 3.2.1.2 Einstellung des Arbeitspunktes......... 3.2.1.3 Praktische Dimensionierung der Emitterschaltung 3.2.1.4 Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung . 3.2.1.5 Emitterschaltung bei höheren Frequenzen .... 3.2.2 Kollektorschaltung.........................181 3.2.2.1 Bootstrapschaltung.........................182 3.2.3 Basisschaltung...........................183 3.2.4 Stromquelle............................185 3.2.5 Differenzverstärker.........................185 3.2.5.1 Gleichtaktverstärkung .......................187 3.2.5.2 Gleichtaktunterdrückung...................... 187 3.2.5.3 Korrektur der Offsetspannung.................... 188 3.2.5.4 Gegenkopplung im Differenzverstärker................189 3.4 3.5 3.2.6 Darlingtonschaltung.................. 3.2.7 Verstärker für höhere Frequenzen............ 3.2.7.1 Grenzen der Verstärkung (Verstärkungs-Bandbreite-Produkt) 3.2.8 Kaskodeschaltung................... 3.3 Feldeffekttransistoren 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.1.4 3.3.1.5 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 3.3.3 3.3.3.1 3.3.3.2 3.3.3.3 3.3.3.4 3.3.3.5 3.3.3.6 3.3.4 3.3.4.1 3.3.4.2 3.3.4.3 3.3.4.4 Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET)...... Kennlinien und Arbeitsbereiche des Feldeffekttransistors Ohmscher Bereich................. Triodenbereich................... Abschnürbereich.................. Durchbruchbereich................. MOS-Feldeffekttransistoren............. Eingangswiderstand ................ Steilheit...................... Ausgangsleitwert.................. Spannungsrückwirkung............... Weitere Kennwerte der Feldeffekttransistoren..... 7-Parameter als Kennwerte des Feldeffekttransistors . . Rauschen..................... Restströme.................... Temperaturver^alten................ Grenzfrequenz................... Schaltzeiten.................... Grenzwerte der Feldeffekttransistoren........ Ströme...................... Sperrspannungen.................. Temperaturen................... Verlustleistung und erlaubter Arbeitsbereich...... Schaltungstechnik mit Feldeffekttransistoren ........... 3.4.1 Übergang vom bipolaren Transistor zum Feldeffekttransistor 3.4.2 Grundschaltungen der Feldeffekttransistoren....... 3.4.3 Stabilisierung des Arbeitspunktes und der Verstärkung durch Gegenkopplung................. 3.4.4 Wirkung der Gegenkopplung.............. 3.4.5 Differenzverstärker mit Feldeffekttransistoren....... 3.4.6 Steuerbare Spannungsteiler mit Feldeffekttransistoren . . . 3.4.7 Feldeffekttransistoren als Schalter für analoge Signale . . . 3.4.8 Dual-Gate-MOSFETCDoppelgate-MOSFET)....... 3.4.9 MOSFET-Leistungstransistoren für Schalter ....... 3.4.10 MOSFET-Leistungstransistoren für analoge Verstärker . . . Lineare und nichtlineare Verstärker.................. 3.5.1 Wichtige Eigenschaften linearer Verstärker.......... 3.5.2 Herleitung der Oberschwingungen und der Mischprodukte . . . 3.5.3 Meßverfahren zur Beurteilung von Verstärkern........ 3.5.4 Nichtlineare Verstärker................... 3.5.5 Aufbau linearer Verstärker in der Praxis........... 3.5.6 Schaltungstechnische Besonderheiten gegengekoppelter Verstärker 3.5.7 Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit Halbleitern...... XII Inhalt 4 Hochfrequenz (HF)-Verstärker...... 4.1 Anpassung und Reflexion........ 4.2 Transport der Hochfrequenz auf Leitungen 4.3 Wellenwiderstand einer Hochfrequenzleitung ................ 218 ................ 218 ................ 219 ................ 220 4.4 Eingangs- und Ausgangswiderstände 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 Verstärkern................ 225 4.6 Darstellung komplexer Größen ....................... 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 Kühlung ............................. 236 5.1.5 Spannungssteuerung mit Thyristoren................. 237 5.2 Triac................................... 238 5.3 Abschaltthyristor (GTO).......................... 238 5.4 Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGET)................... 239 6 Optoelektronik............................... 240 6.1 Einleitung................................. 240 6.2 Radiometrische und fotometrische Größen.................. 241 6.2.1 Radiometrische Größen....................... 241 6.2.2 Fotometrische Größen....................... 242 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 6.4.3 Analoganzeigen........... 6.4.4 Numerische Anzeigen......... 6.4.5 Alphanumerische Anzeigen...... 6.5 Halbleiter-Detektoren............. 6.5.1 Strahlungsabsorption in Halbleitern . . 6.5.2 Gütekriterien von Detektoren ..... 6.5.3 Fotowiderstand........... 6.5.4 Fotodiode.............. 6.5.5 Solarzelle.............. 6.5.6 Fototransistor............ 6.5.7 Fotothyristor............ 6.5.8 Bildsensoren............. 6.6 Optokoppler................. 6.7 Lichtwellenleiter............... 7 Sensoren................... 7.1 Grundlagen................. 7.1.1 Definition und Einteilung....... 7.1.2 Wirtschaftliche und technische Bedeutung 7.2 Sensoren für die wichtigsten Meßgrößen .... 7.2.1 Weg- und Positions-Sensoren..... 7.2.2 Kraft- und Druck-Sensoren...... 7.2.3 Temperatur-Sensoren......... 7.3 Werkstoffe und Technologien......... 7.3.1 Siliciumtechnik ........... 7.3.1.1 Vorteile von 7.3.1.2 Physikalische Effekte......... 7.3.2 Dünnschichttechnik......... 7.3.2.1 Verfahren.............. 7.3.2.2 Anwendungen............ 7.3.3 Dickschichttechnik.......... 7.3.4 Faseroptische Sensoren........ 7.3.4.1 Modulation der Lichtintensität .... 7.3.4.2 Modulation der Wellenlänge...... 7.3.4.3 Modulation der Polarisation...... 7.3.5 Chemische Sensoren......... 7.3.5.1 Elektrochemische Sensoren...... 7.3.5.2 Chemische Feldeffekttransistoren . . . 7.3.5.3 Optochemische Sensoren (Optoden) . . 7.4 Bevorzugte Einsatzgebiete........... 8 Analoge integrierte Schaltungen.......... 8.1 Herstellung und Technologie........... XIV Inhalt Inhalt 8.2 Operationsverstärker............................ 324 8.2.1 Idealer und realer Operationsverstärker................ 325 8.2.2 Schaltungstechnischer Aufbau.................... 325 8.2.2.1 Eingangsstufe als Differenzverstärker................. 328 8.2.2.2 Zweite Stufe als Spannungsverstärker................. 329 8.2.2.3 Endstufe als Stromverstärker.................... 330 8.2.3 Beispiel eines Standardverstärkers.................. 331 8.2.4 Operationsverstärker für höhere Anforderungen............ 333 8.2.5 Stabilitätsbetrachtung........................ 334 8.3 Operationsverstärker mit statischer Beschaltung................ 337 8.3.1 Invertierender Spannungsverstärker ................. 340 8.3.2 Nicht invertierender Spannungsverstärker............... 341 8.3.3 Subtrahierverstärker........................ 342 8.3.4 Schmitt-Trigger .......................... 344 8.3.5 Nichtlinearer Verstärker....................... 345 8.3.6 Addierender Verstärker, invertierend................. 347 8.3.7 Addierender Verstärker, 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 (Exponentialverstärker) ........... 353 8.4 Operationsverstärker 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 Filier höherer 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^R-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 Unerwünschte Spitzen beim Weiterzählen des digitalen Eingangswertes . . 380 9.1.7 Fehler bei der Datenumsetzung................... 381 9.2 Analog-Digital-Wandler 11.2 11.3 9.2.1 Integrierende Analog-Digital-Wandler 9.2.2 Analog-Digital-Wandler nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation 9.2.3 Abtast- und Halteschaltung (Sample and Hold)............ 9.2.4 Parallel-Analog-Digital-Wandler................... 9.2.5 Analog-Digital-Wandler nach dem 10 Analoge Regelungstechnik............... 10.1 Steuerung und Regelung ............... 10.2 Beispiel einer elektronischen Regelung......... 10.3 Beispiel einer elektronisch-mechanischen Regelung . 10.4 Grundsätzliche Betrachtung einer Regelung 10.5 Elemente des Regelkreises und ihre Eigenschaften . 10.6 Vorgehen beim Entwurf einer stabilen Regelung........ 10.6.1 Aufbau...................... 10.6.2 Stabilitätsbedingung................ 10.6.3 Beurteilung eines Regelkreises mit dem Bode-Diagramm 10.6.4 Einschwingverhalten................ 10.6.5 Verbleibende Abweichung.............. 10.7 Zusammenfassung 11 Grundlagen der digitalen Schaltungstechnik 11.1 Zahlensysteme 11.1.1 11.1.2 11.1.3 11.1.4 11.1.4.1 11.1.4.2 Kodes . 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 Duales Hexadezimales Zahlensystem..... BCD-Zahlensystem.......... Erweiterungen des binären Zahlensystems Negative Zahlen........... Festkomma- und Gleitkommazahlen . . Gray-Kode...... Fernschreibe-Kode . . . ASCII-Kode...... Redundante Kodes . . . Fehlererkennende Kodes Fehlerkorrigierende Kodes Grundlagen der Booleschen Algebra . . . . 11.3.1 Binäre Verknüpfungen...... 11.3.2 Gesetze von 11.3.2.1 Gesetze der Schaltalgebra..... XVI Inhalt 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 für drei Eingangsvariable......... 436 11.4.3 Karnaugh-Veitch-Diagramm für vier Eingangsvariable......... 437 11.4.4 Karnaugh-Veitch-Diagramm für fünf Eingangsvariable......... 439 11.4.5 Karnaugh-Veitch-Diagramm für sechs und mehr Eingangsvariable .... 440 11.4.6 Beispiele zur Karnaugh-Veitch-Minimierung.............. 442 14 12 Digitale Bauelemente 12.2 12.3 446 12.1 Logikfamilien................ 447 ;; ; 12.1.1 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 Gehäuseformen.................. 463 Speicherbauteile und Speicheraufbau..................... 470 12.2.1 Flüchtige Speicher......................... 471 12.2.2 Nicht flüchtige Speicher....................... 473 12.2.3 Sonderformen von Speicherbauteilen................. 475 12.2.4 Aufbau großer Speichersysteme................... 476 Mikrorechner............................... 47g 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 13.1 Entwicklungsphasen ..... 13.2 Pulsfahrplan 490 13.3 Leitungen für 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.......................... 13.4. Störfreier Entwurf digitaler Schaltungen (Glitch-Free-Design).......... 506 13.5 Phase 13.5.1 Grundlagen............................ 509 13.5.2 Digitaler 13.5.3 Tiefpaß I.Ordnung ........................ 5I7 14.1 15.3 Übersicht.......... 14.1.1 Digitale ASIC-Farnilien 14.1.2 Analoge 14.2 Programmierbare logische Bauteile 14.2.1 Aufbau des 14.2.1.1 Eingangsschaltung des PAL......... 14.2.1.2 Verknüpfungen im AND-Array....... 14.2.1.3 Verknüpfungen im OR-Array........ 14.2.1.4 Ausgangsschaltungen............ 14.2.2 Realisierung einer Schaltung......... 14.2.3 Testen von PLD-Bauteilen ......... 14.3 Digitale 14.3.1 Kanal-Gate-Array.......... 14.3.2 Kanallose 14.3.3 Programmierbare 14.3.3.1 Logic 14.3.3.2 14.4 14.4.1 Aufbau der Standard-Zellen-ASIC.................. 14.4.2 Elektronenstrahl-Direkt-Schreibverfahren............... 14.4.3 Standardisierte Kundenschaltkreise (Application ASSP) .............................. 15 Speicherprogrammierbare Steuerungen 15.1 Einführung 15.2 Aufbau und Wirkungsweise Programmierung speicherprogrammierbarer Steuerungen 15.3.1 Befehlsvorrat einer SPS........... 15.3.2 Arten der Programmdarstellung....... 15.4 Programmierung einfacher Steuerungsfunktionen 15.4.1 Steuerungen mit Verknüpfungsfunktionen ... 15.4.1.1 ODER-Funktion, UND-Funktion und Negation 15.4.1.2 Disjunktive und 15.4.2 Speicherfunktion.............. 15.4.3 Auswertung von Signalflanken........ 15.4.4 Zeitgeberfunktion............. 15.4.5 Zähler .................. 15.4.6 Realisierung von Ablaufsteuerungen...... 15.5 Programmierung mit Software-Bausteinen 15.6 Programmiereinrichtungen....... XVIII 16 Schnittstellen, Bussysteme und Netze..................... 568 16.1 Einführung................................ 568 16.2 Grundbegriffe der Datenübertragung..................... 568 16.2.1 Arten der Verbindung, des Betriebs und der Übertragung....... 569 16.2.2 Datenformate und Steuerzeichen bei serieller Übertragung....... 570 16.2.3 Übertragungssteuerung (Handshake) ................ 571 16.3 Schnittstellen 16.4 16.5 571 16.3.1 Centronics-Schnittstelle ................... 571 16.3.2 IEC-Bus............................. 573 16.3.3 V^-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 Anschlußmöglichkeiten ...................... 577 16.3.3.6 Funktionsüberprüfung....................... 579 16.3.3.7 V^-Schnittstelle in der Datenfernübertragung............ 579 Bussysteme................................ 581 16.4.1 Parallele Bussysteme........................ 581 16.4.2 Serielle Bussysteme........................ 582 Netze................................... 584 16.5.1 Einführung............................ 584 16.5.2 Global 16.5.3 Wide 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 16.5.7 DNA-Modell (Digital Network 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 Einführung eines hierarchischen Kommunikationskonzeptes...... 608 16.5.12.3 Einsatz von Lichtwellenleitern................... 609 16.5.12.4 Vorgehensweise bei der Planung von Netzen............. 610 17 Stromversorgung................. 17.1 Arten der Spannungsquellen (Energiequellen) .... 17.2 Verschiedene Ausführungen der Stromversorgung . . 17.2.1 Potentialtrennung............ 17.2.2 Transformator............. 17.2.3 Transformator-Netzteil.......... 17.2.4 Gleichrichter-Schaltungen........ 17.2.5 Lineare Regler............. 17.3 Getaktete Stromversorgungen........... 17.3.1 Pulsbreitenmodulation.......... 17.3.2 Durchflußwandler............ 17.3.2.1 Tiefsetzsteller.............. 17.3.2.2 Eintakt-Flußwandler mit Transformator . . 17.3.2.3 Flußwandler-Varianten.......... 17.3.2.4 Transduktor (Sättigungsdrossel)...... 17.3.3 Sperrwandler.............. 17.3.3.1 Hoch- und Tiefsetzsteller......... 17.3.3.2 Sperrwandler mit Transformator..... 17.3.3.3 Hochsetzsteller............. 17.3.4 Resonanzwandler............ 17.3.5 Eingangsfilter.............. 17.4 Regelungstechnik................. 17.4.1 Fühlerleitungen............. 17.4.2 Regelung eines Flußwandlers....... 17.5 Wirkungsgrad.................. 17.5.1 Entwärmung (Wärmeübertragung) .... 17.6 Gesetzliche Vorschriften und Normen........ 17.6.1 Produkthaftung.......... . . . 17.6.2 Sicherheit ........... . . . . 17.6.2.1 Elektrische Sicherheit.......... 17.6.2.2 Brandschutz.............. 17.6.3 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) . 17.6.4 Netzrückwirkungen; Netzoberschwingungen 18 Lösungen der Übungsaufgaben 19 Weiterführendes Schrifttum 20 Sachwortverzeichnis
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