Verfügbarkeit: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Bressler, Klaus (VerfasserIn, MitwirkendeR)
Weitere beteiligte Personen:	Hering, Ekbert 1943- (HerausgeberIn), Endres, Julian 1984- (HerausgeberIn), Gutekunst, Jürgen (HerausgeberIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin Springer Vieweg [2021]
Ausgabe:	8. Auflage
Schlagwörter:	Elektronik Ingenieurstudium ASIC Analoge Regelungstechnik Bauelemente Bussysteme Digitale Bauelemente Filter Leistungselektronik Optoelektronik SIC Schaltungen Schnittstellen Sensoren Spannungsversorgungen Steuerungen Transistoren Verstärker Lehrbuch
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Umfang:	XXVIII, 863 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm
ISBN:	9783662626979 3662626977

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK . 1 EKBERT HERING UND ROLF MARTIN 1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN . 1 1.2 GRUNDBEGRIFFE . 3 1.2.1 LADUNG . 3 1.2.2 ELEKTRISCHER STROM . 3 1.2.3 ELEKTRISCHE SPANNUNG . 4 1.2.4 WIDERSTAND UND LEITWERT . 5 1.2.5 ELEKTRISCHE ARBEIT UND ELEKTRISCHE LEISTUNG . 6 1.2.6 OHM ' SCHES GESETZ . 8 1.2.7 RICHTUNGSSINN . 8 1.2.8 BILDZEICHEN . 9 1.3 ELEKTRISCHE NETZE - KIRCHHOFF'SEHE REGELN . 9 1.3.1 KNOTENREGEL (1. KIRCHHOFF ' SCHES GESETZ) . 9 1.3.2 MASCHENREGEL (2. KIRCHHOFF ' SCHES GESETZ) . 11 1.3.3 ANWENDUNG DER KIRCHHOFF ' SCHEN GESETZE . 12 1.4 GRAFISCHE VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG VON STROEMEN UND SPANNUNGEN . 18 1.4.1 REIHENSCHALTUNG MIT LINEAREM WIDERSTAND UND EINEM KALTLEITER (PTC) . 18 1.4.2 REIHENSCHALTUNG MIT LINEAREM WIDERSTAND UND ZWEI NICHTLINEAREN BAUELEMENTEN (Z-DIODEN) 19 1.4.3 SCHALTUNGSKOMBINATION AUS LINEAREM WIDERSTAND, KALTLEITER UND HEISSLEITER . 20 1.5 MASCHEN-UND KNOTENANALYSE . 21 1.5.1 ERSATZSPANNUNGS-UND ERSATZSTROMQUELLE . 22 1.5.2 LINEARE UEBERLAGERUNG (SUPERPOSITIONSPRINZIP NACH HELMHOLTZ) . 24 1.5.3 BERECHNUNG ELEKTRISCHER NETZWERKE . 25 1.5.4 BRUECKENSCHALTUNGEN . 32 1.5.5 SIMULATION ELEKTRONISCHER SCHALTUNGEN . 34 1.6 BAUELEMENTE MIT ELEKTRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELDERN 39 1.6.1 KONDENSATOREN . 40 1.6.2 SPULEN . 41 1.7 GRUNDLAGEN DER WECHSELSTROMLEHRE . 44 1.7.1 GRUNDLAGEN KOMPLEXER RECHNUNG . 44 1.7.2 KENNGROESSEN . 48 VIII INHALTSVERZEICHNIS 1.7.3 KOMPLEXE RECHNUNG IM WECHSELSTROMKREIS . 51 1.7.4 NICHT SINUSFOERMIGE WECHSELGROESSEN . 61 1.7.5 DAEMPFUNG UND VERSTAERKUNG . 63 1.7.6 SHANNON ' SCHES ABTASTTHEOREM . 65 1.7.7 UEBUNG . 67 1.8 ZWEITORE . 68 1.8.1 GRUNDLAGEN . 68 1.8.2 ZWEITORGLEICHUNGEN . 68 1.8.3 UMRECHNUNG DER ZWEITORMATRIZEN . 70 1.8.4 SCHALTUNG VON ZWEITOREN . 70 1.8.5 SYMMETRIEEIGENSCHAFTEN . 71 1.8.6 BETRIEBSVERHALTEN . 72 1.8.7 ZUR UEBUNG . 73 1.9 BEZEICHNUNG UND MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN . 74 1.9.1 BEZEICHNUNG ELEKTRISCHER GROESSEN . 74 1.9.2 MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN . 75 1.10 GRUNDLAGEN DER HALBLEITERPHYSIK . 75 1.10.1 MATERIALIEN . 75 1.10.2 ENERGIEBAENDER . 75 1.10.3 LADUNGSTRAEGERKONZENTRATION . 79 1.10.4 BEWEGLICHKEIT . 85 1.10.5 LEITFAEHIGKEIT . 86 1.10.6 AUSGLEICHSVORGAENGE . 87 1.10.7 PN-UEBERGANG . 90 1.10.8 ZUR UEBUNG . 95 1.11 HERSTELLUNG KOMPLETTER SCHALTUNGEN . 96 1.11.1 LEITERPLATTEN . 97 1.11.2 STREIFENLEITER . 100 1.11.3 SMT (SURFACE MOUNTED TECHNOLOGY) . 101 1.11.4 DICKSCHICHT-TECHNOLOGIE . 102 1.11.5 DUENNSCHICHT-TECHNOLOGIE . 103 1.11.6 TRAEGERMATERIAL MIT EINGEBETTETEN BAUTEILEN . 104 1.12 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 104 2 PASSIVE BAUELEMENTE . 105 EKBERT HERING, ROLF MARTIN UND JULIAN ENDRES 2.1 ELEKTRONISCHE BAUELEMENTE . 105 2.1.1 UEBERSICHT . 105 2.1.2 ANFORDERUNGEN UND ANWENDUNGSKLASSEN . 106 2.1.3 ZUVERLAESSIGKEIT . 107 2.1.4 NORMREIHEN . 110 2.1.5 KLASSIFIKATION VON DISKRETEN HALBLEITER-BAUELEMENTEN . 112 2.1.6 DATENBLAETTER . 112 2.2 WIDERSTAENDE . 113 2.2.1 UEBERSICHT UEBER DIE WIDERSTAENDE . 113 2.2.2 LINEARE FESTWIDERSTAENDE . 114 2.2.3 NICHTLINEARE WIDERSTAENDE . 119 INHALTSVERZEICHNIS IX 2.2.4 EINSTELLBARE WIDERSTAENDE (POTENZIOMETER UND TRIMMER) . 126 2.2.5 ZUR UEBUNG . 128 2.3 KONDENSATOREN . 128 2.3.1 UEBERSICHT UEBER DIE KONDENSATOREN . 129 2.3.2 KONDENSATOREN MIT DUENNEN FOLIEN ALS DIELEKTRIKUM . 134 2.3.3 ELEKTROLYT-KONDENSATOREN . 137 2.3.4 KERAMIK-KONDENSATOREN . 141 2.3.5 EINSTELLBARE KONDENSATOREN . 144 2.4 INDUKTIVITAETEN . 146 2.4.1 KERNEIGENSCHAFTEN . 146 2.4.2 WICKLUNGSEIGENSCHAFTEN . 152 2.5 DIODEN . 155 2.5.1 SCHALTDIODEN . 156 2.5.2 SCHOTTKY-DIODEN . 159 2.5.3 GLEICHRICHTERDIODEN . 160 2.5.4 SCHOTTKY-LEISTUNGSDIODEN . 166 2.5.5 Z-DIODEN . 166 2.5.6 DIAC TRIGGERDIODEN . 168 2.5.7 FOTODIODEN . 168 2.5.8 KAPAZITAETSDIODEN . 170 2.5.9 PIN-DIODEN . 171 2.5.10 STEP-RECOVERY-DIODEN . 173 2.5.11 TUNNELDIODEN . 174 2.5.12 BACKWARDDIODEN . 174 3 AKTIVE BAUELEMENTE . 175 JULIAN ENDRES UND HARALD RUDOLPH 3.1 TRANSISTOREN . 175 3.1.1 ARTEN VON TRANSISTOREN UND DEREN AUFBAU . 175 3.1.2 BESCHALTUNG UND FUNKTION DES TRANSISTORS . 177 3.1.3 WICHTIGE KENNWERTE VON TRANSISTOREN . 178 3.1.4 WEITERE KENNWERTE . 184 3.1.5 TRANSISTOR-GRENZWERTE . 185 3.1.6 TYPENSCHLUESSEL FUER HALBLEITER . 189 3.1.7 TRANSISTORDATENBLATT . 190 3.2 ANALOGE GRUNDSCHALTUNGEN MIT BIPOLAREN TRANSISTOREN . . 191 3.2.1 EMITTERSCHALTUNG . 191 3.2.2 KOLLEKTORSCHALTUNG . 201 3.2.3 BASISSCHALTUNG . 203 3.2.4 STROMQUELLE . 205 3.2.5 STROMSPIEGEL . 206 3.2.6 DIFFERENZVERSTAERKER .207 3.2.7 DARLINGTONSCHALTUNG . 212 3.2.8 VERSTAERKER FUER HOEHERE FREQUENZEN . 213 3.2.9 KASKODESCHALTUNG . 215 X INHALTSVERZEICHNIS 3.3 FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 216 3.3.1 SPERRSCHICHT-FELDEFFEKTTRANSISTOREN (JFET) . 217 3.3.2 MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 219 3.3.3 WEITERE KENNWERTE DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN . . 222 3.3.4 GRENZWERTE DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 224 3.4 SCHALTUNGSTECHNIK MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 225 3.4.1 UEBERGANG VOM BIPOLAREN TRANSISTOR ZUM FELDEFFEKTTRANSISTOR . 225 3.4.2 GRUNDSCHALTUNGEN DER FELDEFFEKTTRANSISTOREN . . 227 3.4.3 STABILISIERUNG DES ARBEITSPUNKTES UND DER VERSTAERKUNG DURCH GEGENKOPPLUNG . 227 3.4.4 WIRKUNG DER GEGENKOPPLUNG . 228 3.4.5 DIFFERENZVERSTAERKER MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN . . 229 3.4.6 STEUERBARE SPANNUNGSTEILER MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN . 229 3.4.7 FELDEFFEKTTRANSISTOREN ALS SCHALTER FUER ANALOGE SIGNALE . 230 3.4.8 DUAL-GATE-MOSFET (DOPPELGATE-MOSFET) . . 230 3.4.9 MOSFET-LEISTUNGSTRANSISTOREN FUER SCHALTER . . . 231 3.4.10 MOSFET-LEISTUNGSTRANSISTOREN FUER ANALOGE VERSTAERKER . 237 3.5 LINEARE UND NICHTLINEARE VERSTAERKER . 239 3.5.1 WICHTIGE EIGENSCHAFTEN LINEARER VERSTAERKER . . . 239 3.5.2 HERLEITUNG DER OBERSCHWINGUNGEN UND DER MISCHPRODUKTE . 239 3.5.3 MESSVERFAHREN ZUR BEURTEILUNG VON VERSTAERKERN . 240 3.5.4 NICHTLINEARE VERSTAERKER . 240 3.5.5 AUFBAU LINEARER VERSTAERKER IN DER PRAXIS . 241 3.5.6 SCHALTUNGSTECHNISCHE BESONDERHEITEN GEGENGEKOPPELTER VERSTAERKER . 243 3.5.7 VORSICHTSMASSNAHMEN BEIM UMGANG MIT HALBLEITERN . 244 3.5.8 RECHNERGESTUETZTE SCHALTUNGSBERECHNUNG . 245 3.6 ZUR UEBUNG . 245 3.7 QUARZOSZILLATOREN . 246 3.7.1 GRUNDLAGEN . 246 3.7.2 FREQUENZSTABILITAET UND FREQUENZGENAUIGKEIT . . . 248 3.7.3 KURZZEITSTABILITAET, PHASENRAUSCHEN UND JITTER . . . 249 3.7.4 PHASENRAUSCHEN . 250 3.7.5 PHASENJITTER . 251 3.7.6 LANGZEITSTABILITAET . 252 3.7.7 LAST UND BETRIEBSSPANNUNGSABHAENGIGKEIT DER FREQUENZ . 253 3.7.8 FREQUENZGENAUIGKEIT . 253 3.7.9 XOS . 254 3.7.10 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER FREQUENZ . 254 3.7.11 VCXOS . 255 INHALTSVERZEICHNIS XI 3.7.12 HOCHFREQUENTE VCXOS . 256 3.7.13 (VQTCXOS . 257 3.7.14 (VC)OCXOS . 259 3.7.15 AUSWAHLKRITERIEN . 261 3.7.16 KOSTENPARAMETER VON QUARZOSZILLATOREN . 262 3.7.17 VOR-UND NACHTEILE VON AUSGANGSSIGNALFORMEN . 262 3.7.18 ANPASSUNG DER SCHNITTSTELLE ZUM VERBRAUCHER . . 264 3.7.19 AUSFUEHRUNGSFORMEN VON QUARZOSZILLATOREN . . . 264 3.8 WEITERFUEHRENDE LITERATUR ZU ABSCHN. 3.1 BIS ABSCHN. 3.5 265 3.8.1 NORMEN . 266 3.9 WEITERFUEHRENDE LITERATUR ZU ABSCHN. 3.7 . 266 3.9.1 WEB-SEITEN . 266 4 HOCHFREQUENZ-VERSTAERKER . 267 JULIAN ENDRES 4.1 ANPASSUNG UND REFLEXION .267 4.2 TRANSPORT DER HOCHFREQUENZ AUF LEITUNGEN . 268 4.3 WELLENWIDERSTAND EINER HOCHFREQUENZLEITUNG . 270 4.4 EINGANGS UND AUSGANGSWIDERSTAENDE VON HF-TRANSISTOREN 271 4.4.1 S-PARAMETER . 272 4.4.2 DEFINITION DER S-PARAMETER . 272 4.4.3 MESSUNG DER S-PARAMETER . 273 4.5 RAUSCHPARAMETER . 274 4.5.1 RAUSCHFAKTOR . 275 4.5.2 RAUSCHEN BEI MEHRSTUFIGEN VERSTAERKERN . 276 4.6 DARSTELLUNG KOMPLEXER GROESSEN . 276 4.7 ANWENDUNG DES SMITH-DIAGRAMMS . 279 4.8 AUFBAU VON HF-SCHALTUNGEN AUS FERTIGEN HF-BAUTEILEN . 282 4.8.1 VERSTAERKER . 283 4.8.2 LEISTUNGSTEILER (ENGL.: POWER DIVIDER) . 283 4.8.3 RICHTKOPPLER-(ENGL.: DIRECTIONAL COUPLERS) . . 284 4.8.4 90-HYBRID-KOPPLER - (ENGL.: 90 HYBRID COUPLER) . 284 4.8.5 ZIRKULATOR - (ENGL.: CIRCULATOR) . 285 4.8.6 TIEFPASSFILTER - (ENGL.: LOW-PASS FILTER) UND HOCHPASSFILTER - (ENGL.: HIGH PASS FILTER) . 285 4.8.7 BANDPASSFILTER - (ENGL.: BAND-PASS FILTER) . 286 4.8.8 MISCHER-(ENGL.: MIXER) . 286 4.8.9 DEMODULATOR-DETEKTOR (ENGL.: DEMODULATOR) .287 4.8.10 BEISPIEL EINER HF-SCHALTUNG AUS FERTIGEN KOMPONENTEN . 288 4.8.11 ZUR UEBUNG . 289 4.9 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 289 4.9.1 WEB-SEITEN . 290 XII INHALTSVERZEICHR 5 BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 291 JUERGEN GUTEKUNST 5.1 PASSIVE BAUELEMENTE .292 5.1.1 INDUKTIVITAETEN .292 5.1.2 STROMTRANSFORMATOREN . 295 5.1.3 KONDENSATOREN .297 5.1.4 HOCHLEISTUNGSWIDERSTAENDE . 303 5.1.5 HOCHLEISTUNGSDIODEN . 304 5.1.6 SCHUTZELEMENTE . 304 5.2 AKTIVE BAUELEMENTE . 305 5.2.1 LEISTUNGS MOSFET . 306 5.2.2 DARLINGTONSCHALTUNG . 307 5.2.3 IGBT . 308 5.2.4 SMART POWER ICS . 309 5.2.5 SCR (SILICON CONTROLLED RECTIFIER), THYRISTOR . . 310 5.2.6 GTO . 312 5.2.7 TRIAC . 312 5.2.8 SICHERHEITSBESCHALTUNG VON LEISTUNGSHALBLEITERN 313 5.2.9 SPANNUNGSSTEUERUNG EINES THYRISTORS . 314 5.3 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 314 6 OPTOELEKTRONIK . 317 ROLF MARTIN 6.1 EINLEITUNG . 317 6.2 RADIOMETRISCHE UND FOTOMETRISCHE GROESSEN . 318 6.2.1 RADIOMETRISCHE GROESSEN . 319 6.2.2 FOTOMETRISCHE GROESSEN . 320 6.3 HALBLEITER-SENDER . 322 6.3.1 STRAHLUNGSEMISSION AUS HALBLEITERN . 322 6.3.2 LUMINESZENZDIODEN . 323 6.3.3 HALBLEITERLASER . 332 6.4 DISPLAYS . 339 6.4.1 ANTHROPOTECHNISCHE GESICHTSPUNKTE . 339 6.4.2 DISPLAYTYPEN . 340 6.4.3 ANALOGANZEIGEN . 345 6.4.4 NUMERISCHE ANZEIGEN . 346 6.4.5 ALPHANUMERISCHE ANZEIGEN . 349 6.5 HALBLEITER-DETEKTOREN . 349 6.5.1 STRAHLUNGSABSORPTION IN HALBLEITERN . 349 6.5.2 GUETEKRITERIEN VON DETEKTOREN . 351 6.5.3 FOTOWIDERSTAND .352 6.5.4 FOTODIODE . 355 6.5.5 SOLARZELLE . 365 6.5.6 WIRKUNGSWEISE . 365 6.5.7 WIRKUNGSGRAD .367 6.5.8 FOTOTRANSISTOR . 370 6.5.9 FOTOTHYRISTOR . 372 6.5.10 BILDSENSOREN . 373 INHALTSVERZEICHNIS XIII 6.6 OPTOKOPPLER . 377 6.7 LICHTWELLENLEITER . 381 6.8 ZUR UEBUNG . 386 6.9 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 388 7 SENSOREN .389 EKBERT HERING 7.1 GRUNDLAGEN .389 7.1.1 DEFINITION UND EINTEILUNG . 389 7.1.2 WIRTSCHAFTLICHE UND TECHNISCHE BEDEUTUNG . 389 7.2 SENSOREN FUER DIE WICHTIGSTEN MESSGROESSEN . 394 7.2.1 WEG-UND POSITIONS-SENSOREN . 394 7.2.2 KRAFT UND DRUCK-SENSOREN . 399 7.2.3 TEMPERATUR-SENSOREN . 399 7.3 WERKSTOFFE UND TECHNOLOGIEN . 402 7.3.1 SILICIUMTECHNIK . 402 7.3.2 DUENNSCHICHTTECHNIK . 404 7.3.3 DICKSCHICHTTECHNIK . 405 7.3.4 FASEROPTISCHE SENSOREN . 406 7.3.5 CHEMISCHE SENSOREN . 408 7.4 BEVORZUGTE EINSATZGEBIETE . 410 7.5 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 411 8 ANALOGE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN . 413 JULIAN ENDRES 8.1 HERSTELLUNG UND TECHNOLOGIE . 413 8.2 OPERATIONSVERSTAERKER . 414 8.2.1 IDEALER UND REALER OPERATIONSVERSTAERKER . 414 8.2.2 SCHALTUNGSTECHNISCHER AUFBAU . 417 8.2.3 BEISPIEL EINES STANDARDVERSTAERKERS . 420 8.2.4 OPERATIONSVERSTAERKER FUER HOEHERE ANFORDERUNGEN 423 8.2.5 STABILITAETSBETRACHTUNG . 424 8.2.6 VERSTAERKER MIT SEHR KLEINER OFFSETSPANNUNG (ZERO DRIFT) . 427 8.2.7 VERSTAERKER FUER EINE VERSORGUNGSSPANNUNG . 429 8.2.8 RAIL TO RAIL VERSTAERKER . 429 8.2.9 SEHR SCHNELLE OPERATIONSVERSTAERKER . 431 8.2.10 VERSCHIEDENE OPERATIONSVERSTAERKER MIT BESONDEREN EIGENSCHAFTEN . 432 8.3 OPERATIONSVERSTAERKER MIT STATISCHER BESCHALTUNG . 433 8.3.1 INVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER . 433 8.3.2 NICHT INVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER . 437 8.3.3 SUBTRAHIERVERSTAERKER . 438 8.3.4 SCHMITT-TRIGGER . 440 8.3.5 NICHTLINEARER VERSTAERKER . 441 8.3.6 ADDIERENDER VERSTAERKER, INVERTIEREND . 443 8.3.7 KONSTANTSTROMQUELLEN . 444 8.3.8 IDEALER EINWEGGLEICHRICHTER . 445 XIV INHALTSVERZEICHNIS 8.3.9 ZWEIWEGGLEICHRICHTER OHNE GEMEINSAMES POTENZIAL . 445 8.3.10 ZWEIWEGGLEICHRICHTER MIT GEMEINSAMEM POTENZIAL . 446 8.3.11 SPITZENWERTGLEICHRICHTER . 446 8.3.12 LOGARITHMIERSCHALTUNG . 447 8.3.13 DELOGARITHMIERSCHALTUNG (EXPONENTIALVERSTAERKER) 449 8.4 OPERATIONSVERSTAERKER MIT DYNAMISCHER BESCHALTUNG . 450 8.4.1 INTEGRATOR . 451 8.4.2 DIFFERENZIERER . 454 8.4.3 FILTERSCHALTUNGEN . 456 8.5 WEITERE WICHTIGE INTEGRIERTE ANALOGSCHALTUNGEN . 465 8.5.1 KOMPARATOREN . 465 8.5.2 SPANNUNGSREGLER . 466 8.5.3 BANDABSTANDS-REFERENZELEMENT (BANDGAP VOLTAGE REFERENCE) . 468 8.6 RECHNERGESTUETZTE SCHALTUNGSBERECHNUNG . 472 8.7 ZUR UEBUNG . 473 8.8 WEITERFUEHRENDE LITERATUR .473 9 DIGITAL-ANALOG (DA)-, ANALOG-DIGITAL (AD)-WANDLER UND DIGITALE FILTER .475 JULIAN ENDRES 9.1 DIGITAL-ANALOG-WANDLER (DA-WANDLER) . 475 9.1.1 R-2R-LEITERNETZWERK . 476 9.1.2 MULTIPLIZIERENDER DA-WANDLER . 476 9.1.3 VIER-QUADRANTEN MULTIPLIZIERENDER DA-WANDLER 478 9.1.4 PARALLEL-DA-WANDLER . 479 9.1.5 DIGITALE SCHNITTSTELLEN DER DATENWANDLER . 480 9.1.6 UNERWUENSCHTE SPITZEN BEIM WEITERZAEHLEN DES DIGITALEN EINGANGSWERTES . 482 9.1.7 FEHLER BEI DER DATENUMSETZUNG . 484 9.1.8 DELTA-SIGMA DA-WANDLER . 485 9.2 ANALOG-DIGITAL-WANDLER (AD-WANDLER) . 486 9.2.1 INTEGRIERENDE ANALOG-DIGITAL-WANDLER . 486 9.2.2 ANALOG-DIGITAL-WANDLER NACH DEM PRINZIP DER SUKZESSIVEN APPROXIMATION . 490 9.2.3 ABTAST UND HALTESCHALTUNG (SAMPLE AND HOLD) . 492 9.2.4 PARALLEL-ANALOG-DIGITAL-WANDLER . 493 9.2.5 ANALOG-DIGITAL-WANDLER NACH DEM DELTA-SIGMA-VERFAHREN . 495 9.3 DIGITALE FILTER . 499 9.3.1 GRUNDLAGEN UND EIGENSCHAFTEN ZEITDISKRETER LTI-SYSTEME . 499 9.3.2 INFINITE IMPULSE RESPONSE-FILTER (IIR-FILTER) . . . 502 9.3.3 FINITE IMPULSE RESPONSE (FIR)-FILTER . 504 9.3.4 IMPLEMENTIERUNG DIGITALER FILTER . 507 9.4 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 511 INHALTSVERZEICHNIS XV 10 ELEKTRONISCHE REGLER . 513 JOACHIM KEMPKES 10.1 STEUERUNG UND REGELUNG . 513 10.2 GRUNDLAGEN . 514 10.2.1 AUFBAU DES REGELKREISES . 515 10.2.2 REGELSTRECKE . 515 10.2.3 OFFENER UND GESCHLOSSENER REGELKREIS . 522 10.2.4 STABILITAET . 524 10.3 REGLERENTWURF . 526 10.3.1 REGLERTYPEN . 526 10.3.2 KASKADENREGELUNG . 528 10.3.3 OPTIMIERUNG UND SIMULATION . 534 10.3.4 EMPIRISCHE EINSTELLREGELN .534 10.4 ZUR UEBUNG . 536 10.5 WEITERFUEHRENDE LITERATUR .537 11 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SCHALTUNGSTECHNIK . 539 JUERGEN GUTEKUNST 11.1 ZAHLENSYSTEME . 539 11.1.1 DUALES ZAHLENSYSTEM . 540 11.1.2 HEXADEZIMALES ZAHLENSYSTEM . 541 11.1.3 BCD-ZAHLENSY STEM . 544 11.1.4 ERWEITERUNGEN DES BINAEREN ZAHLENSYSTEMS . 545 11.2 KODES . 549 11.2.1 GRAY-KODE . 550 11.2.2 FERNSCHREIBE-KODE . 551 11.2.3 ASCII-KODE . 553 11.2.4 REDUNDANTE KODES . 556 11.2.5 FEHLERERKENNENDE KODES . 556 11.2.6 FEHLERKORRIGIERENDE KODES . 558 11.3 GRUNDLAGEN DER BOOLE ' SCHEN ALGEBRA . 561 11.3.1 BINAERE VERKNUEPFUNGEN . 561 11.3.2 GESETZE VON BOOLE UND DE MORGAN . 564 11.3.3 ENTWICKLUNG EINER SCHALTUNG MIT HILFE DER BOOLE ' SCHEN ALGEBRA .567 11.4 MINIMIERUNG NACH KARNAUGH-VEITCH .569 11.4.1 GRUNDLAGEN .569 11.4.2 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER DREI EINGANGSVARIABLE . 571 11.4.3 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER VIER EINGANGSVARIABLE . 573 11.4.4 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER FUENF EINGANGSVARIABLE . 575 11.4.5 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM FUER SECHS UND MEHR EINGANGS VARIABLE . 576 11.4.6 BEISPIELE ZUR KARNAUGH-VEITCH-MINIMIERUNG . 578 11.5 ZUR UEBUNG . 581 11.6 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 583 XVI INHALTSVI 12 DIGITALE BAUELEMENTE . 585 JUERGEN GUTEKUNST 12.1 LOGIKFAMILIEN . 586 12.1.1 TTL . 589 12.1.2 FAST . 592 12.1.3 CMOS . 593 12.1.4 HIGH-SPEED-CMOS . 596 12.1.5 ECL . 600 12.1.6 SCHALTZEICHEN UND GEHAEUSEFORMEN . 603 12.2 FLIP FLOPS UND ZAEHLER . 605 12.2.1 FLIP FLOPS . 605 12.2.2 ZAEHLER . 608 12.3 SPEICHERBAUTEILE UND SPEICHERAUFBAU . 610 12.3.1 FLUECHTIGESPEICHER . 611 12.3.2 NICHT FLUECHTIGE SPEICHER . 613 12.3.3 SONDERFORMEN VON SPEICHERBAUTEILEN . 615 12.3.4 AUFBAU GROSSER SPEICHERSYSTEME .618 12.4 MIKRORECHNER .618 12.4.1 MIKROPROZESSOREN . 620 12.4.2 MIKRO CONTROLLER . 622 12.4.3 RISC-COMPUTER . 623 12.4.4 TRANSPUTER . 624 12.5 ZUR UEBUNG . 626 12.6 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 627 13 ENTWICKLUNG DIGITALER SCHALTUNGEN . 629 JUERGEN GUTEKUNST 13.1 ENTWICKLUNGSPHASEN . 629 13.2 PULSFAHRPLAN . 635 13.3 LEITUNGEN FUER DIGITALE SIGNALE . 638 13.3.1 BANDBEGRENZUNG DIGITALER SIGNALE . 638 13.3.2 REFLEXIONEN . 640 13.4 STOERFREIER ENTWURF DIGITALER SCHALTUNGEN (GLITCH-FREE-DESIGN) . 652 13.5 PHASE LOCKED LOOP . 655 13.5.1 GRUNDLAGEN . 655 13.5.2 DIGITALER PLL . 658 13.5.3 TIEFPASS 1. ORDNUNG . 665 13.6 ZUR UEBUNG . 666 13.7 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 668 14 ASIC . 669 JUERGEN GUTEKUNST 14.1 UEBERSICHT . 671 14.1.1 DIGITALE ASIC-FAMILIEN . 671 14.1.2 ANALOGE ASIC . 672 XVII 14.2 PROGRAMMIERBARE LOGISCHE BAUTEILE (PLD) . 675 14.2.1 AUFBAU DES PAL (PROGRAMMABLE ARRAY LOGIC) . 676 14.2.2 REALISIERUNG EINER SCHALTUNG . 681 14.2.3 TESTEN VON PLD-BAUTEILEN . 682 14.3 DIGITALE GATE-ARRAYS . 685 14.3.1 KANAL-GATE-ARRAY . 685 14.3.2 KANALLOSE GATE-ARRAYS (SEA OF GATES) . 686 14.3.3 PROGRAMMIERBARE GATE-ARRAYS . 687 14.4 STANDARD-ZELLEN-ASIC . 691 14.4.1 AUFBAU DER STANDARD-ZELLEN-ASIC . 693 14.4.2 ELEKTRONENSTRAHL-DIREKT-SCHREIBVERFAHREN . 694 14.4.3 STANDARDISIERTE KUNDENSCHALTKREISE (APPLICATION SPECIFIC STANDARD PRODUCTS, ASSP) 695 14.5 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 696 15 SCHNITTSTELLEN, BUSSYSTEME UND NETZE . 697 JUERGEN GUTEKUNST 15.1 GRUNDBEGRIFFE DER DATENUEBERTRAGUNG . 698 15.1.1 VERBINDUNG, BETRIEB UND UEBERTRAGUNG . 698 15.1.2 GRUNDLAGEN ZUR SERIELLEN DATENUEBERTRAGUNG . . . 700 15.1.3 GRUNDLAGEN ZUR PARALLELE DATENUEBERTRAGUNG . . . 702 15.1.4 TOPOLOGIEN . 703 15.2 PARALLELE SCHNITTSTELLEN . 704 15.2.1 LEC-BUS . 704 15.2.2 SCSI-BUS . 706 15.3 SERIELLE SCHNITTSTELLEN . 709 15.3.1 TIA-232-F, V.24-SCHNITTSTELLE . 709 15.3.2 I 2 C-SCHNITTSTELLE . 714 15.3.3 SPI-SCHNITTSTELLE . 717 15.3.4 USB . 718 15.3.5 BLUETOOTH . 720 15.3.6 LO-LINK . 722 15.4 BUSSYSTEME . 726 15.4.1 STRUKTUR UND ARBITRIERUNGSVERFAHREN . 726 15.4.2 PROFIBUS . 728 15.4.3 CAN-BUS . 730 15.5 NETZE . 735 15.5.1 EINFUEHRUNG . 735 15.5.2 DAS OSI-MODELL . 736 15.5.3 ZUGRIFFSVERFAHREN BEI NETZEN . 740 15.6 ETHERNET . 741 15.6.1 EINFUEHRUNG . 742 15.6.2 ETHERNET HUB UND ETHERNET SWITCH . 746 15.6.3 TCP/IP . 748 15.6.4 ECHTZEIT ETHERNET-PROTOKOLLE . 748 15.7 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 754 15.7.1 ORGANISATIONEN IM WEB: . 754 XVIII 16 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN . 755 RAINER HOENLE 16.1 EINFUEHRUNG . 755 16.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER SPS . 761 16.3 BEFEHLE EINER SPS . 764 16.3.1 BASISFUNKTIONEN . 765 16.3.2 DIGITALFUNKTIONEN . 775 16.3.3 SPRUNGOPERATIONEN . 783 16.3.4 PROGRAMMFLUSS-STEUERUNG . 784 16.4 PROGRAMMIERUNG EINER SPS . 787 16.5 KLEINSTEUERUNGEN . 800 16.6 ZUR UEBUNG . 801 16.7 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 802 16.8 MARKEN UND WARENZEICHEN . 802 17 SPANNUNGSVERSORGUNGEN . 803 JUERGEN GUTEKUNST 17.1 TRAFONETZGERAETE . 803 17.1.1 POTENZIALTRENNUNG .804 17.1.2 TRANSFORMATOR . 804 17.1.3 TRANSFORMATOR-NETZTEIL . 806 17.1.4 GLEICHRICHTER-SCHALTUNGEN . 806 17.1.5 LINEARE REGLER . 810 17.2 SPANNUNGSWANDLER . 814 17.2.1 PRINZIP DER GETAKTETEN STROMVERSORGUNG . 815 17.2.2 DURCHFLUSSWANDLER . 818 17.2.3 SPERRWANDLER ODER INVERSWANDLER . 825 17.3 UNTERBRECHUNGSFREIE STROMVERSORGUNGEN (USV) . 826 17.3.1 AUFBAUDERUSV . 826 17.3.2 STOERUNTERDRUECKUNG DURCH DIE USV . 828 17.4 ENTSTOERTECHNIK UND NETZFILTER . 830 17.4.1 ENTSTOERKONDENSATOREN . 830 17.4.2 NETZFILTER . 831 17.4.3 DREIPHASEN NETZFILTER . 832 17.5 ZUR UEBUNG . 833 17.6 WEITERFUEHRENDE LITERATUR . 834 18 LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN . 835 EKBERT HERING, JULIAN ENDRES, ROLF MARTIN, JUERGEN GUTEKUNST UND RAINER HOENLE 18.1 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK . 835 18.2 PASSIVE BAUELEMENTE . 837 18.3 AKTIVE BAUELEMENTE . 838 18.4 HOCHFREQUENZ (HF)-VERSTAERKER . 838 18.5 BAUELEMENTE DER LEISTUNGSELEKTRONIK . 839 18.6 OPTOELEKTRONIK .839 18.7 SENSOREN . 840 18.8 ANALOGE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN . 840 XIX 18.9 DIGITAL-ANALOG-UND ANALOG-DIGITAL-WANDLER . 841 18.10 ELEKTRONISCHE REGLER . 841 18.11 GRUNDLAGEN DER DIGITALEN SCHALTUNGSTECHNIK . 843 18.12 DIGITALE BAUELEMENTE . 847 18.13 ENTWICKLUNG DIGITALER SCHALTUNGEN . 847 18.14 ASIC . 851 18.15 SCHNITTSTELLEN, BUSSYSTEME UND NETZE . 851 18.16 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN . 851 18.17 SPANNUNGSVERSORGUNG . 853 STICHWORTVERZEICHNIS . 855
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