ELEMENTARE ELEKTRONIK

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1 Klaus Beuth/Olaf Beuth 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. ELEMENTARE ELEKTRONIK mit Grundlagen der Elektrotechnik VOGEL Buchverlag Würzburg

2 Inhaltsverzeichnis 1 Elektrische Grundgrößen Elektrische Ladung Elektrische Spannung Elektrischer Strom Elektrischer Widerstand Elektrischer Leitwert Leiter und Nichtleiter Spezifischer Widerstand Leitfähigkeit Widerstand und Temperatur 24 2 Elektrische Stromkreise Ohmsches Gesetz Unverzweigte Stromkreise, Reihenschaltung Verzweigte Stromkreise, Parallelschaltung Widerstandsnetzwerke Vorwiderstände Spannungsteiler Unbelasteter Spannungsteiler Belasteter Spannungsteiler Brückenschaltung 33 3 Arbeit und Leistung bei Gleichstrom Elektrische Arbeit Elektrische Leistung Wirkungsgrad 37 4 Spannungserzeuger Urspannung und Innenwiderstand Ersatzspannungsquelle Reihenschaltung von Spannungserzeugern Parallelschaltung von Spannungserzeugern 42 5 Elektrisches Feld Grundlagen Kapazität, Ladung, Energie Kondensatoren an Gleichspannung 47 6 Magnetisches Feld Grundlagen Dauermagnetismus Magnetische Kreise Kraftwirkung magnetischer Felder Induktion und Selbstinduktion Abschirmung magnetischer Felder Spulen an Gleichspannung 60

3 7 Wechselspannung und Wechselstrom Sinusförmige Wechselspannungen Sinusförmige Wechselströme Liniendiagramm und Phasenverschiebung Zeigerdiagramme Nichtsinusförmige Wechselgrößen 69 8 Blindwiderstände und Scheinwiderstand Induktiver Blindwiderstand und Blindleitwert Kapazitiver Blindwiderstand und Blindleitwert Scheinwiderstand und Scheinleitwert 75 9 Arbeit und Leistung bei Wechselstrom Elektrische Leistung Elektrische Arbeit Mehrphasenwechselstrom (Drehstrom) Drehstromsysteme Anwendungen Sternschaltung Dreieckschaltung Leistung und Arbeit bei Drehstrom Lineare und nichtlineare Widerstände Allgemeine Eigenschaften Festwiderstände Eigenschaften von Festwiderständen Bauarten von Festwiderständen Einstellbare Widerstände Heißleiterwiderstände (NTC-Widerstände) Kaltleiterwiderstände (PTC-Widerstände) Spannungsabhängige Widerstände (VDR) Kondensatoren und Spulen Kondensatoren Eigenschaften von Kondensatoren Bauarten von Kondensatoren Spulen Eigenschaften von Spulen Bauarten von Spulen Frequenzabhängige Zwei- und Vierpole Allgemeines Reihenschaltung von R und C Reihenschaltung von R und L RC-Glied CR-Glied RL-Glied LR-Glied RC-Glied als Integrierglied Arbeitsweise Integrationsvorgang CR-Glied als Differenzierglied Arbeitsweise Differentiationsvorgang 128

4 14 Halbleiterdioden Arbeitsweise von Halbleiterdioden Bauarten von Halbleiterdioden Flächendioden Spitzendioden Leistungsdioden (Gleichrichter) Kennwerte und Grenzwerte Prüfen von Halbleiterdioden Halbleiterdioden als Gleichrichter Einweg-Gleichrichterschaltung (Einpuls-Mittelpunktschaltung Ml) Siebkette Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung (Zweipuls-Mittelpunktschaltung M2) Brücken-Zweiweg-Gleichrichterschaltung (Zweipuls-Brückenschaltung B2) Mehrphasen-Gleichrichterschaltungen Halbleiterdioden mit speziellen Eigenschaften Z-Dioden Arbeitsweise Kennlinien, Kennwerte, Grenzwerte Anwendungen Kapazitätsdioden Aufbau und Arbeitsweise Kennlinien, Kennwerte, Grenzwerte Bipolare Transistoren Bauarten bipolarer Transistoren npn-transistoren pnp-transistoren Kennlinien, Kennwerte, Grenzwerte Kennlinien Kennwerte Grenzwerte Datenblätter Transistorkühlung Verstärker-Grundschaltungen Verstärkerstufe in Emitterschaltung Verstärkerstufe in Basisschaltung Verstärkerstufe in Kollektorschaltung Transistor als Schalter Übersteuerungszustand und Sättigungsspannungen Transistor-Schalterstufen Unipolare Transistoren Sperrschicht-Feldeffekttransistoren Aufbau und Arbeitsweise Kennlinien, Kennwerte, Grenzwerte Anwendungen MOS-Feldeffekttransistoren Aufbau und Arbeitsweise Kennlinien, Kennwerte, Grenzwerte Anwendungen Dual-Gate-MOS-FET Verstärkerschaltungen Wechselspannungsverstärker 187

5 Anforderungen Mehrstufige Verstärker Leistungsverstärker Gleichspannungsverstärker Differenzverstärker Operationsverstärker Einführung Aufbau und Arbeitsweise Idealer Operationsverstärker Realer Operationsverstärker Anwendungsbeispiele Kippschaltungen Bistabile Kippstufe Schaltung und Arbeitsweise Anwendungsbeispiele Monostabile Kippstufe Schaltung und Arbeitsweise Anwendungsbeispiele Astabile Kippschaltung (Multivibrator) Schaltung und Arbeitsweise Anwendungsbeispiele Schmitt-Trigger Schaltung und Arbeitsweise Anwendungsbeispiele Oszillatorschaltungen Prinzip einer Oszillatorschaltung Meißner-Oszillator Hartley-Oszillator (Induktiver Dreipunktoszillator) Colpitts-Oszillator (Kapazitiver Dreipunktoszillator) Quarzoszillatoren Stabilisierungsschaltungen Schaltung zur Spannungsstabilisierung Schaltung zur Stromstabilisierung Integrierte Schaltungen Allgemeines Integrationstechniken Monolithtechnik Hybridtechnik Analoge und digitale integrierte Schaltungen Digitale IC Analoge IC Integrationsgrad und Packungsdichte Vor- und Nachteile integrierter Schaltungen Thyristoren Vierschichtdioden (Thyristordioden) Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Thyristoren (rückwärtssperrende Thyristortrioden) Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungsbeispiele

6 23.3 Thyristortetroden Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Diac und Triac Diac Zweirichtungsdioden Zweirichtungs-Thyristordioden Anwendungen von Diac Triac Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Steuerungen mit Diac und Triac Optoelektronik Innerer fotoelektrischer Effekt Fotowiderstände Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Fotoelemente und Solarzellen Aufbau und Arbeitsweise ' Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Fotodioden Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Fototransistoren Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Leuchtdioden Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Opto-Koppler Aufbau und Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Halbleiterbauelemente mit speziellen Eigenschaften Hallgeneratoren Halleffekt Hallspannung Aufbau Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Feldplatten Aufbau Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Magnetdioden Aufbau

7 Arbeitsweise Kennwerte und Grenzwerte Anwendungen Druckabhängige Halbleiterbauelemente Piezoeffekt Piezohalbleiter Flüssigkristall-Bauteile Flüssige Kristalle Aufbau von Anzeigebauteilen Anwendungen Digitale Grundschaltungen Grundbegriffe Analoge und digitale Signale Logische Zustände «0» und «1» Logische Verknüpfungen UND-Verknüpfung ODER-Verknüpfung Verneinung NAND-Verknüpfung NOR-Verknüpfung Digitale Codes Darstellung von Ziffern und Zahlen Duales Zahlensystem BCD-Code ( Code) Weitere Binärcodes 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 Schaltkreisfamilien Schaltungen in Relais-Technik DTL-Technik TTL-Technik MOS-Technik ECL-Technik Pegelangaben «Low» und «High» Positive und negative Logik Flipflops Eigenschaften von Flipflops SR-Flipflops T-Flipflops JK-Flipflops

8 33.5 Master-Slave-Flipflops Anwendungen Digitale Auswahl- und Verbindungsschaltungen Datenselektor, Multiplexer, Demultiplexer Bit-zu-l-Bit-Datenselektor x 4-Bit-zu-4-Bit-Datenselektor x 8-Bit-zu-8-Bit-Datenselektor l-bit-zu-4-bit-demultiplexer Adreßdecodierer BUS-Schaltungen Register- und Speicherschaltungen Schieberegister Flipflop-Speicher Schreib-Lese-Speicher (RAM) Speicheraufbau Speicherkenngrößen Festwertspeicher (ROM) Programmierbarer Festwertspeicher (PROM) Löschbare programmierbare Festwertspeicher Magnetkernspeicher Zählerschaltungen Frequenzteiler Vorwärtszähler Rückwärtszähler Zähldekaden DA-Umsetzer, AD-Umsetzer Digital-Analog-Umsetzer (DA-Umsetzer) Prinzip der Digital-Analog-Umsetzer DA-Umsetzer mit gestuften Widerständen Analog-Digital-Umsetzer (AD-Umsetzer) Prinzip der Analog-Digital-Umsetzung Eigenschaften von AD-Umsetzern Rechenschaltungen Halbaddierer Volladdierer Paralleladdierschaltung Addier-Subtrahier-Werk Mikroprozessoren und Mikrocomputer Der Mikroprozessor als Universalschaltung Arithmetisch-logische Einheit (ALU) Von der ALU zum Mikroprozessor Mikroprozessorbausteine Mikroprozessortypen Mikroprozessor SAB 8O8OA Zusatzbausteine für Mikroprozessoren Mikrocomputer 369 Stichwortverzeichnis