Elektronik 3. Klaus Beuth/Wolfgang Schmusch. Grundschaltungen. 15. Auflage. Vogel Buchverlag

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1 Elektronik 3 Klaus Beuth/Wolfgang Schmusch Grundschaltungen 15. Auflage Vogel Buchverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Das Oszilloskop als vielseitiges Meßgerät Kenndaten eines Oszilloskops Empfindlichkeit - Ablenkkoeffizient Anstiegszeit Bandbreite Y-Verstärker Zeitbasis X-Verstärker Eingangswiderstand Eingangskapazität Tastköpfe Einsatzmöglichkeiten und Vorteile von Tastköpfen : 1-Tastkopf : 1-Tastkopf Gleichrichter-Tastkopf Abgleich von Tastköpfen Ausführungsformen von Oszilloskopen Zweistrahloszilloskop Zweikanaloszilloskop Speicheroszillograph Einsatzmöglichkeiten des Oszilloskops Darstellung und Messung von periodischen Spannungen Darstellung und Messung von einmaligen Spannungssprüngen Frequenzmessung und Phasenmessung Verwendung der Zeitbasis Auswertung der Lissajous-Figuren Darstellung einer Kennlinie Wobbein eines Filters 30 2 Gleichrichterschaltungen Allgemeines Netzgleichrichterschaltungen Grundschaltungen Gleichrichterschaltungen mit ohmscher Belastung Einweg-Gleichrichterschaltung (Einpuls-Mittelpunktschaltung Ml) Brücken-Gleichrichterschaltung (Zweipuls-Brückenschaltung B2) Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung (Zweipuls-Mittelpunktschaltung M2) Gleichrichterschaltungen mit kapazitiver Belastung Gleichrichterschaltungen mit induktiver Belastung Siebschaltungen Ladekondensator Siebglieder RC-Siebglieder LC-Siebglieder Dimensionierung von Netzgleichrichterschaltungen Spannungsverdoppler-Schaltungen Delon-Schaltung (Zweipuls-Verdopplerschaltung D2) Villard-Schaltung (Einpuls-Verdopplerschaltung Dl) Spannungsvervielfacher-Schaltungen 57

3 2.7 Schaltnetzteile Schaltnetzteil-Prinzip Primärgetaktete Schaltnetzteile Durchflußwandler Sperrwandler Sekundärgetaktete Schaltnetzteile Schaltnetzteile mit Gegentaktflußwandler 64 Verstärkerschaltungen Grundschaltungen des Transistors Ersatzschaltung des Transistors bei Kleinsignalaussteuerung Differentieller Eingangswiderstand r BE Differentieller Ausgangswiderstand r CE Rückwirkung Eingangs- und Ausgangskapazität Ersatzschaltbild nach Giacoletto /i-parameter-ersatzschaltbild Emitterschaltung Arbeitspunkteinstellung Arbeitspunkteinstellung mit Spannungsteiler Arbeitspunkteinstellung mit Vorwiderstand Arbeitspunktstabilisierung Stabilisierung durch Temperaturkompensation Stabilisierung durch Gegenkopplung Gleichstromgegenkopplung Gleichspannungsgegenkopplung Kleinsignalverhalten der Emitterschaltung Verstärkung der Emitterschaltung Eingangs- und Ausgangswiderstand Ankopplung des Verbraucherwiderstandes Berechnung einer Emitterschaltung Kleinsignal verhalten der Emitterschaltung mit Stromund Spannungsgegenkopplung Stromgegenkopplung Spannungsgegenkopplung Anwendung der Emitterschaltung Kollektorschaltung Arbeitspunkteinstellung Kleinsignalverhalten der Kollektorschaltung Verstärkung Eingangs- und Ausgangswiderstand Kollektorschaltung als Impedanzwandler Bootstrap-Schaltung Darlington-Schaltung Basisschaltung Arbeitspunkteinstellung Kleinsignalverhalten der Basisschaltung Eingangs- und Ausgangswiderstand Verstärkung Wechselspannungsverstärker Kenngrößen des Wechselspannungsverstärkers Verstärkung Spannungsfrequenzgang 112

4 Phasenverschiebung Signalverzerrungen - Klirrfaktor Störspannungen Mehrstufige Verstärker Verstärkung und Bandbreite Kopplung mehrstufiger Verstärker Breitbandverstärker Untere Grenzfrequenz Obere Grenzfrequenz Erhöhung der Bandbreite durch Gegenkopplung Nf-Vorverstärker Anforderungen Schaltungsbeispiele mit bipolaren Transistoren Zweistufiger Verstärker ohne Signalgegenkopplung Zweistufiger Verstärker mit Signalgegenkopplung Schaltungsbeispiele mit Feldeffekt-Transistoren Nf-Leistungsverstärker Anforderungen Verstärkerarten Eintaktverstärker Gegentaktverstärker Kollektorschaltung als Leistungsverstärker im A-Betrieb Kollektorschaltung im Gegentaktbetrieb Gleichspannungsverstärker Anforderungen Differenzverstärker Grundschaltung des Differenzverstärkers Asymmetrischer Ausgang Anwendungen des Differenzverstärkers Operationsverstärker Betriebsarten des Operationsverstärkers Kenngrößen des Operationsverstärkers Ruhegleichstrom - Stromoffset Eingangs- und Ausgangswiderstände Frequenzgang der Leerlaufverstärkung Spannungsoffset Gleichtaktverstärkung und Gleichtaktunterdrückung Zusammenfassung der Eingangsspannungen Aussteuerbereich des OPV Maximale Anstiegsgeschwindigkeit Zusammenstellen von Datenblattwerten Grundschaltungen der Gegenkopplung Gegenkopplungsarten des OPV Wirkungsweise der Gegenkopplung Schleifenverstärkung - Grenzen der Gegenkopplung Linearität, Bandbreite und Phasenverschiebung des gegengekoppelten Verstärkers Stabilität des gegengekoppelten Verstärkers Ausgewählte gegengekoppelte Schaltungen Nichtinvertierender Verstärker (Elektrometerverstärker) Invertierender Verstärker Summierverstärker Subtrahierverstärker - Differenzverstärker 186

5 Umschalten von invertierenden Betrieb auf nichtinvertierenden Betrieb Einfache Filterschaltungen Integrierverstärker Stromquellen und Stromverstärker Prinzip des Regelverstärkers Instrumentierungsverstärker Transimpedanzverstärker 197 Schaltungen zur Stabilisierung von Spannungen und Strömen Einführung Konstantspannungsquelle Konstantstromquelle Stabilisierung Spannungsstabilisierung Kenngrößen der Stabilisierung Parallelstabilisierung Z-Dioden-Stabilisierung Stabilisierung mit Z-Diode und Quertransistor Parallelstabilisierung mit Operationsverstärker Serienstabilisierung Stabilisierung mit Z-Diode und Längstransistor Stabilisierung mit Z-Diode und Operationsverstärker Stabilisierung mit Regelverstärker Stabilisierung mit Regelverstärker für veränderliche Ausgangsspannung Stabilisierung mit Regelverstärker bei großer Ausgangsleistung Stromstabilisierung Transistoren als Stromquelle Bipolarer Transistor Feldeffekt-Transistor Stromquelle mit Operationsverstärker Stromquelle für höhere Ströme Strombegrenzung Überstromsicherung Strombegrenzung durch Widerstand Stromregelung Spannungsstabilisierung mit Schaltregler Prinzip eines Schaltreglers mit Speicherdrossel (Durchflußwandler) Schaltregler nach dem Sperrwandlerprinzip Regelung des Tastverhältnisses Integrierte Festspannungsregler 259 Transistor-Schalterstufen Allgemeines Betriebsarten Nichtübersteuerter Betrieb Übersteuerter Betrieb Schaltvorgänge und Schaltzeiten Schalten in den Durchlaßzustand Schalten in den Sperrzustand Beeinflussung der Schaltzeiten Schalten bei verschiedenartiger Belastung Schalten bei ohmscher Belastung Schalten bei kapazitiver Belastung 273

6 5.4.3 Schalten bei induktiver Belastung Schalten von Heiß- und Kaltleitern Belastbarkeit Höchstzulässige Verlustleistung Mittlere Verlustleistung Impulsverlustleistung Mehrstufiger Transistorschalter Schaltungen mit Mehrschichtdioden, Diac und Triac Vierschichtdiode als elektronischer Schalter Thyristor als elektronischer Schalter Zündschaltungen Allgemeines Phasenanschnittsteuerung Vollwellensteuerung (Wellenpaket'steuerung) Anwendungen des Thyristors Vollweg-Leistungssteuerung Einstellbarer Gleichrichter Vollwellenschaltung Diac und Triac als elektronische Schalter Phasenanschnittsteuerung Kippschaltungen Bistabile Kippstufe Arbeitsweise Ansteuerungsarten Bistabile Kippstufen mit besonderen Eigenschaften Anwendungsbeispiele Bistabile Kippstufe als Frequenzteiler Bistabile Kippstufe als Signalspeicher Bemessung bistabiler Kippstufen Monostabile Kippstufe Arbeitsweise Monostabile Kippstufe mit Schutzdiode Ansteuerungsarten Anwendungsbeispiele Schaltung zur Impulsverlängerung Schaltung zur Impulsregenerierung Schaltzeichen Bemessung monostabiler Kippstufen Astabile Kippschaltung (Multivibrator) Arbeitsweise Schaltungsaufbau und Impuls-Pausen-Verhältnis Bemessung von astabilen Kippschaltungen Anwendungsbeispiele Impulsgeber Rechteckgenerator Einfache Blinkschaltung Synchronisierte astabile Kippschaltung Schaltzeichen Generatorschaltungen Prinzip einer Generatorschaltung Allgemeine Schwingbedingungen

7 8.2 Erzeugung rechteckförmiger Spannungen Erzeugung von sägezahnförmigen Spannungen Sägezahngenerator mit Stromquelle Miller-Integrator Sperrschwinger Synchronisierung eines Sägezahngenerators Erzeugung sinusförmiger Spannungen LC-Generatoren Meißner-Oszillator Induktive Dreipunktschaltung Kapazitive Dreipunktschaltung Quarzgeneratoren RC-Generatoren Phasenschiebergenerator Wien-Robinson-Generator Impulsformerschaltungen Zeitfunktionen von Strom und Spannung Begrenzerschaltungen Begrenzerschaltungen mit Dioden Begrenzerschaltungen mit Transistoren Integrierglied Arbeitsweise des RC-Gliedes Mathematische und elektrische Integration Differenzierglied Arbeitsweise des CR-Gliedes Mathematische und elektrische Differentiation Schmitt-Trigger, Arbeitsweise Bemessung eines Schmitt-Triggers Anwendungsbeispiele Schwellwertschalter Sinus-Rec teck-spannungswandler Schaltzeichen Grundlagen der Regelungstechnik Allgemeines Begriffe der Regelungstechnik Darstellung des Regelkreises Zeitverhalten der Regelkreisglieder Unstetige Regeleinrichtungen Stetige Regeleinrichtungen Proportionale Regeleinrichtung Integrierende Regeleinrichtung PI-Regeleinrichtung D-Regeleinrichtung PD-Regeleinrichtung PID-Regeleinrichtung Beispiele für einfache Regelkreise Temperaturregelung Drehzahlregelung von Kleinmotoren

8 11 Einführung in die Digitaltechnik Grundbegriffe Analoge und digitale Signale Logische Zustände 0" und 1" Logische Verknüpfungen :1 UND-Verknüpfung ODER-Verknüpfung Verneinung NAND-Verknüpfung NOR-Verknüpfung Schaltungen logischer Glieder Schaltungen in Relais-Technik Schaltungen in DTL-Technik Schaltungen in TTL-Technik Schaltungen in MOS-Technik Pegelangaben Low" and High" Allgemeines Positive Logik Negative Logik Schaltungsanalyse Allgemeines Soll-Verknüpfung Ist-Verknüpfung Schaltalgebra Grundlagen Bestimmung der Funktionsgleichung einer Schaltung Darstellung der Schaltung nach der Funktionsgleichung Funktionsgleichung und Kontaktschema Nutzungsmöglichkeiten der Schaltalgebra Schaltungssynthese Digitale Kodes und digitale Zähl- und Speichertechnik Darstellung von Ziffern und Zahlen Duales Zahlensystem BCD-Kode ( Kode) Weitere Binär-Kodes Schaltungen zum Kodieren und Dekodieren Umsetzen von Dezimalziffern in Dualzahlen Umsetzen von Dualzahlen in Dezimalziffern 443' 12.3 Rechnen mit Dualzahlen Umwandlung von Zahlen Addition von Dualzahlen Subtraktion von Dualzahlen Speichern und Verschieben digitaler Signale Flipflop-Arten Schieberegister Flipflop-Speicher Magnetkernspeicher Zählerschaltungen Frequenzteiler Vorwärtszähler Rückwärtszähler Zähldekaden 472 Stichwortverzeichnis