Schaltungstechnik - Analog und gemischt analog/digital

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1 Johann Siegl Schaltungstechnik - Analog und gemischt analog/digital Entwicklungsmethodik, Funktionsschaltungen, Funktionsprimitive von Schaltkreisen 4. Auflage Mit CD-ROM ^J Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung Motivation für die analoge Schaltungstechnik Wichtige Grundbegriffe 3 2. Entwicklungs- und Analysemethodik Methodik zur Elektroniksystementwicklung Prozessablauf bei der Elektroniksystementwicklung Beispiele für Anwendungen der analogen Schaltungstechnik Technologien zur Realisierung von Schaltungen Strukturierung der Schaltungstechnik Prozessablauf bei der Schaltungsentwicklung Schaltungsanalyse mit PSpice Prozessablauf bei der Schaltkreissimulation Beschreibung und Analyse einer Testanordnung DC/AC/TR-Analyse dargestellt an einer Beispielschaltung Analyse einer nichtlinearen Schaltung im Arbeitspunkt Detektorschaltung mit Arbeitspunkteinstellung Abschätzanalyse Zur Systematik bei der Abschätzanalyse Frequenzbereichsanalyse - Bodediagramm Wärmeflussanalyse Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL-AMS Modelle von Halbleiterbauelementen Modellbeschreibungen von Dioden Modellbeschreibungen einer Diode für die Schaltkreissimulation Vereinfachte Modelle für die Abschätzanalyse Modellbeschreibung einer Diode in VHDL-AMS Grundlagen des Rauschens Zur Beschreibung von Rauschgrößen Modellierung von Rauschquellen Modellbeschreibungen für Bipolartransistoren Wichtige Kennlinien eines Bipolartransistors 127

3 VIII Physikalischer Aufbau und Grundmodell DC-Modellvarianten für die Abschätzanalyse AC-Modellvarianten für die Abschätzanalyse Rauschen eines BJT-Verstärkers Gummel-Poon Modell Verhaltensmodell in VHDL-AMS Modellbeschreibungen von Feldeffekttransistoren Aufbau, Eigenschaften und Kennlinien von Sperrschicht-FETs AC-Modell und Rauschen von Sperrschicht-FETs Aufbau, Eigenschaften und Kennlinien von Isolierschicht-FETs Grundmodell eines Isolierschicht-FETs AC-Modell und Rauschen von Isolierschicht-FETs MOSFET-Level-i Modelle Verhaltensmodell in VHDL-AMS Grundlegende Funktionsprimitive Passive Funktionsgrundschaltungen Passiver Integrator und Differenziator Kapazitiver Spannungsteiler Frequenzkompensierter Spannungsteiler Übertrager RC-Resonator LC-Resonatoren Angepasster Tiefpass/Hochpass Funktionsgrundschaltungen mit Dioden Gleichrichterschaltungen und Spannungsvervielfacher Anwendungen der Diode als Spannungsquelle Signaldetektorschaltungen r Begrenzer-, Klemm- und Schutzschaltungen Wirkprinzip von Schaltnetzteilen Linearverstärker 217 Eigenschaften von Linearverstärkern und Makromodeile Grundmodell eines Linearverstärkers Schnittstellenverhalten Aussteuergrenzen eines Linearverstärkers Rauschen von Verstärkern.' Rückgekoppelte Linearverstärker Rückkopplung allgemein und Schwingbedingung Frequenzgang des rückgekoppelten Systems Seriengegengekoppelte LV mit gesteuerter Spannungsquelle 245

4 IX Seriengegengekoppelte LV mit gesteuerter Stromquelle Parallelgegengekoppelte LV mit gesteuerter Spannungsquelle Parallelgegengekoppelte LV mit gesteuerter Stromquelle Stabilität und Frequenzgangkorrektur von LV Analyse der Schleifenverstärkung.' Frequenzgangkorrektur des Geradeausverstärkers Frequenzgangkorrektur am Rückkopplungsnetzwerk Operationsverstärker Erweiterung des Makromodells Gleichtaktunterdrückung und Aussteuergrenzen von OPs Einflüsse der DC-Parameter auf die Ausgangsoffsetspannung Rauschen von OP-Verstärkern Slew-Rate Verhalten eines OP-Verstärkers OP-Verstärkeranwendungen Instrumentenverstärker Sensorverstärker Treppengenerator Kompressor/Expander-Verstärker Aktive Signaldetektoren Tachometerschaltung zur analogen Frequenzbestimmung Analoge Filterschaltungen Virtuelle Induktivität Schmitt-Trigger Astabiler Multivibrator Negative-Impedance-Converter Funktionsschaltungen mit Bipolartransistoren Vorgehensweise bei der Abschätzanalyse :> Vorgehensweise bei der DC-Analyse Vorgehensweise bei der AC-Analyse Seriengegengekoppelter Transistor Parallelgegengekoppelter Transistor Arbeitspunkteinstellung und Stabilität Schaltungsvarianten zur Arbeitspunkteinstellung Arbeitspunktbestimmung und Arbeitspunktstabilität Wichtige Funktionsprimitive mit BJTs RC-Verstärker in Emittergrundschaltung RC-Verstärker in Basisgrundschaltung Emitterfolger Der Bipolartransistor als Spannungsquelle 350

5 X Der Bipolartransistor als Stromquelle Darlingtonstufen ; Kaskode-Schaltung Verstärker mit Stromquelle als Last Schalteranwendungen des Bipolartransistors Spannungsgesteuerter Sehalter Gegentaktschalter Beispiele von Funktionsschaltungen Logarithmischer Verstärker : Optischer Empfänger AM/FM-modulierbarer Oszillator Funktionsschaltungen mit FETs Vorgehensweise bei der Abschätzanalyse Vorgehensweise bei der DC-Analyse Vorgehensweise bei der AC-Analyse Arbeitspunkteinstellung und Arbeitspunktstabilität Anwendungsschaltungen mit Feldeffekttransistoren Verstärkerschaltungen mit Feldeffekttransistoren Anwendung des Linearbetriebs von Feldeffekttransistoren Digitale Anwendungsschaltungen mit MOSFETs NMOS-Inverter CMOS-Inverter Schalter-Kondensator-Technik Beispiele von Funktionsschaltungen Spannungsgesteuerter Oszillator Phasenvergleicher Induktiver Abstandssensor Sekundär getaktetes Schaltnetzteil Gemischte Funktionsprimitive und Funktionsschaltungen Differenzstufen Emittergekoppelte Differenzstufen Basisgekoppelte Differenzstufen Differenzstufen in Kaskodeschaltung Differenzstufen mit Feldeffekttransistoren Konstantstrom- und Konstantspannungsquellen Konstantstromquellen Konstantspannungsquellen Schaltungsbeispiele zur Potenzialverschiebung 495

6 XI 8.4 Schaltungsbeispiele für Treiberstufen Treiberstufen im A-Betrieb Komplementäre Emitterfolger im AB-Betrieb Klasse D Verstärker Beispiele von Funktionsschaltungen OP-Verstärker ua741 -Abschätzanalyse 516 8:5.2 Zweistufiger Linearverstärker mit BJTs Regelverstärker mit BJTs Doppelgegentakt-Mischer PLL-Schaltkreise Aufbau und Wirkungsprinzip Funktionsbausteine einer PLL Systemverhalten Anwendungen Funktionsmodule von Funkempfängern Modulationsverfahren Bestandteile eines Funkempfängers Analog/Digitale Schnittstelle Zur Charakterisierung einer Logikfunktion Modellbeschreibung einer Logikfunktion Ereignissteuerung Entsprechungen zwischen Schematic- und VHDL-Beschreibung Digital/Analog Wandlung Abtastung analoger Signale Abtasttheorem, Quantisierungsrauschen Abtasthalteschaltungen."> Analog/Digital Wandlung Zählverfahren Sukzessive Approximationsverfahren Parallelverfahren Delta-Sigma Wandler Zum Aufbau von Delta-Sigma Wandlern Rauschverhalten und Rauschformung 615 Formelzeichen 619 Empfohlene Literatur 624 Stichwortverzeichnis 626

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