-texte. kolleg. Mathematik. Informatik. Physik. Gemeinschaftskunde. J. E. Whitesitt / B. Stumpf Einfiihrung in die Boolesche Algebra Best.- Nr.

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1 kolleg -texte Mathematik W. Kohlmann u.a. Lineare Algebra und Analytische Geometrie Best. Nr. 826 R. Engelhard u.a. Lineare Abbildungen, affine Abbildungen, Kegelschnitte Best.-Nr.827 G. Harbeck Einfiihrung in die formale Logik Best.-Nr.810 H. Bock / S. Gottwald / R.-P. Muhlig Zum Sprachgebrauch in der Mathematik ( Lernprogramm) Best.- Nr. 823 Informatik J. E. Whitesitt / B. Stumpf Einfiihrung in die Boolesche Algebra Best.- Nr. 820 G. Lamprecht / S. Luhrs / W. Mulier Programmieren mit FORTRAN IV - Best.- Nr. 821 Einfuhrung mit Obungen Physik W. NeusuB Elektronische Schaltungen Best.-Nr.824 H. Pientka Leitungsvorgiinge in Metal/en und Halbleitern Lehrbuch: Best.- Nr. 825 Arbeitsbuch: Best.- Nr. 828 H. Dahncke Kinetische Gastheorie (Lernprogramm) Best.- Nr P. Berger Philosophische Grundgedanken zur Struktur der Physik Best.- Nr. 520 Gemeinschaftskunde W. Dege GroBraum Ruhr Wirtschaft, Kultur und Politik im Ruhrgebiet Best.-Nr.822

2 Walter NeusOB Elektronische Schaltungen Mit 175 Bildern 8est.-Nr. 824 Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH

3 Der kolleg-text Elektronische Schaltungen ist herausgegeben von Gerd Harbeck Der Autor Walter Neusufi ist Oberstudienrat an der Hebbelschule in Kiel Verlagsredaktion: Albrecht A. Weis 1975 Alle Rechte vorbehalten Springer Fachmedien Wiesbaden 1975 Urspriinglich erschienen bei Friedr. Wieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig, 1975 Die Vervielfaltigung und Ubertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder, auch fur Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag vorher vereinbart wurden. Im Einzelfall mufi iiber die Zahlung einer Gebiihr fur die Nutzung fremden geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fur die Vervielfaltigung durch alle Verfahren einschliefilich Speicherung und jede Ubertragung auf Papier, Transparente, Filme, Bander, Platten und andere Medien. Dieser Vermerk umfafit nicht die in den 53 und 54 URG ausdrucklich erwahnten Ausnahmen. Satz: Vieweg, Braunschweig ISBN DOI / ISBN (ebook)

4 Vorwort Es ist bekannt, da:b die Elektronik einen wesentlichen Beitrag zur Gestaltung der heutigen Umwelt geleistet hat. Viele Forschungsinstitute und Industriezweige beschaftigen sich ausschlie:blich mit elektronischen Problem en. Fast jedes elektrische Gerat, das von uns benutzt wird, enthalt einen "Hauch" von Elektronik. Die EinfUhrung der Kollegstufe/Studienstufe hat nun die Moglichkeit ergeben, auch im Unterricht Teilgebiete der Physik und Technik zu behandeln, die frtiher in diesem Umfang nicht verbindlich fiir alle Schiller vorgesehen werden konnten. Ein soiches Thema ist auch die Elektronik, das in vielen Landerlehrplanen angeboten wird und bei den Schillem meistens auf reges Interesse sto:bt. Ein Lehrer, der einen Kurs tiber Elektronik abhalten mochte, ist vor die schwierige Aufgabe gestellt, den Kurs inhaltlich so zu gestalten, da:b einerseits die physikalischen Grundlagen hinreichend erarbeitet werden und da:b andererseits nicht nur die Funktionsweise der Bauteile erlautert wird, sondem auch Schaltungen besprochen und untersucht werden. Erst durch das Verstandnis elektronischer Schaltungen und deren Anwendungsmoglichkeiten wird dem SchUler die Bedeutung der Elektronik bewu:bt. Das vorliegende Buch zeigt eine Moglichkeit auf, die Behandlung elektronischer Schaltungen mit einem geringen mathematischen Aufwand durchzuflihren. Dies wird moglich, weil nicht die analoge Arbeitsweise im Vordergrund steht, sondem tiberwiegend digital arbeitende Schaltungen untersucht werden. Dabei kommt die Dberzeugung zum Ausdruck, da:b gerade die Digitalelektronik typisch ist fur eine moderne Arbeitsweise mit Bausteinen. Au:Berdem gelangt man so mit wenigen Vorkenntnissen zur Erklarung von relativ komplizierten Geraten. Es ist nicht beabsichtigt, eine auch nur annahernd vollstandige Behandlung der Elektronik darzustellen. Vielmehr soli ein Ansto:B fur die weitere Arbeit auf dem Gebiet der Elektronik gegeben werden. Walter Neusiif3 Gettorf, im Oktober 1974

5 I nhaltsverzeichnis O. Der Widerstand und der Kondensator 0.1. Der Widerstand in der Spannungsteilerschaltung 0.2. Der Kondensator als zeitabhangiger Widerstand 1. Leitungsvorgange in Stoffen 1.1. Elektrischer Strom entsteht durch Bewegung geladener Tei1chen 1.2. Leitungsvorgang in Metallen - das Elektron 1.3. Nachweismoglichkeiten bewegter Ladungstriiger 1.4. Leitungsvorgang in Halbleitern 1.5. Abhangigkeit der Leitfahigkeit bei Halbleitern von Warme- und Lichtenergie 1.6. Erhohung der Leitfahigkeit von Halbleitern durch Dotieren 2. Elektronische Bauelemente 2.1. Die Wirkungsweise der Halbleiterdiode 2.2. Anwendungsbeispiele flir die Halbleiterdiode 2.3. Einfache Versuche mit einem Transistor 2.4. Erklarung der Wirkungsweise eines Transistors 2.5. Der Transistor als Schalter 3. Zuordner-Schaltungen 3.1. Analoge und digitale Messung 3.2. Die Umkehrstufe und die Regenerationsstufe 3.3. Die NAND- und die UND-Schaltung 3.4. Die NOR- und die ODER-5chaltung 3.5. Die Addition von Dualzahlen 4. Impulse und Impulsumformungen 4.1. Verschiedene Impulsformen und deren Beschreibung 4.2. Erzeugung von Rechteckimpulsen durch Impulsformung 4.3. Die RC-Schaltung 5. Kippschaltungen 5.1. Die bistabile Kippstufe 5.2. Dekodierung von Dualzahlen 5.3. Eine elektronische Verriegeiungsschaltung 5.4. Ein Flipflop mit Zwischenspeicher 5.5. Frequenzteilerschaltungen 5.6. Ein elektronisches Zahlgerat 5.7. Die astabile Kippstufe 5.8. Die monostabile Kippstufe 5.9. Aufbau eines digital arbeitenden Frequenzmessers 6. Der Transistor als Verstarker 6.1. Die Stromsteuerkennlinie eines Transistors 6.2. Beschreibung eines Transistors durch seine Kennlinien 6.3. Entwicklung eines Transistorverstarkers Sachwortverzeichnis