Elemente der angewandten Elektronik

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1 Erwin Böhmer Elemente der angewandten Elektronik Kompendium für Ausbildung und Beruf 7, überarbeitete Auflage Mit 540 Bildern und einem umfangreichen Bauteile-Katalog v Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig / Wiesbaden

2 Inhaltsverzeichnis Einführung 1 1 Elektrische Leitung und Widerstände 1.1 Elektrische Leitungen, Grundbegriffe Elektrische Widerstände Übliche Bauformen der Widerstände Stellbare Widerstände Widerstandsnetzwerke, passive und aktive Zweipole 10 2 Homogene Halbleiterbauelemente 2.1 Grundbegriffe der Halbleiter Heißleiter und meßtechnische Anwendung Anlaßheißleiter Keramische Kaltleiter Varistoren Feldplatten Fotowiderstände Hallgeneratoren 26 3 Halbleiterdioden 3.1 Grundlagen der Halbleiterdiode Silizium-Leistungsdioden Dioden in Gleichrichterschaltungen Fotodioden und Fotoelemente Z-Dioclen (Zenerdioden) 36 4 Vakuum- und Gasdioden (Röhrendioden) 4.1 Funktion und Arten der Röhrendioden Gasdioden als Lampen 40 5 Anzeige- und Lichtleitsysteme 5.1 Oszilloskop- und Bildröhren Gasentladungs- und Fluoreszenzanzeigen LED- und LCD-Anzeigen Lichtleiter und Bildleiter 48 6 Kondensatoren 6.1 Kondensatoren, Grundbegriffe.^ Laden und Entladen eines Kondensators Bauformen von Kondensatoren RC-Übertragungsglieder Impulsübertragung durch RC-Glieder Spannungsglättung mit Kondensatoren Siebschaltung für Gleichrichter 62 7 Spulen und Schwingkreise 7.1 Spulen, Grundbegriffe Spulenkenngrößen und Schaltvorgänge Drosselspulen mit Eisenkern 68 V

3 7.4 Ferritkernspulen Spulen für höhere Frequenzen Schwingkreise : Schwingquarze Einfache Resonanzschaltungen Schwingkreise mit Anzapfungen 80 8 Transformatoren und Übertrager 8.1 Verlustfreie Spulensysteme Transformatoren als Übertrager Aufbau und Berechnung von Übertragern Impulsübertrager Netztransformatoren 90 9 Relais 9.1 Elektromagnetische Relais, Arten und Wirkungsweise Betriebseigenschaften von Relais Kontaktmaterial, Kontaktbeanspruchung und Kontaktschutz Relais-Kondensator-Schaltungen Verstärker- und Fotoröhren 10.1 Hochvakuumtrioden, Katodenbasisverstärker Tetroden und Pentoden * Fotozellen und Fotovervielfacher Bildverstärker, Bildwandler und Bildaufnahmeröhren Feldeffekt-Transistoren' Aufbau und Wirkungsweise des Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors Feldeffekttransistoren, Groß-und Kleinsignalbetrieb Feldeffekttransistoren in Konstantstromschaltungen Sourceschaltung, Grundlagen Analyse eines Kleinsignalverstärkers in Sourceschaltung Drainschaltung (Sourcefolger) Gateschaltung Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode MOSFET-Tetroden (Doppelgate-MOSFETs) Integrierte MOS-Schaltungen 126 ll.m Analogschalter und -multiplexer Grenzwerte und Kennwerte von Feldeffekttransistoren Bipolare Transistoren 12.1 Aufbau und Wirkungsweise f\ Großsignalverhalten des Bipolar-Transistors Emitterschaltung als Kleinsignalverstärker Hochfrequenzverhalten der Emitterschaltung h-parameter und y-parameter Temperaturabhängigkeit und Reststromverhalten Schaltbetrieb des Bipolar-Transistors Gleichstromverhalten im aktiven Betrieb Kleinsignalverstärker mit Parallelgegenkopplung Emitterschaltung mit Reihengegenkopplung 150 VI

4 12.11 Kollektorschaltung (Emitterfolger) Basisschaltung Transistorverbundschaltungen Differenzverstärker Operationsverstärker 13.1 Grundbegriffe des Operationsverstärkers Linearer invertierender Verstärker Linearer nichtinvertierender Verstärker Eingangsverhalten des realen Verstärkers Ausgangsverhalten des realen Verstärkers Frequenzgang und Stabilität Differenzierschaltungen Integrierschaltungen Aktive RC-Filter zweiter und höherer Ordnung Meßgleichrichter Steuerbare Stromquellen Spannungsquellen Sinusoszillatoren 14.1 Wien-Brücken Oszillator LC-Oszillatoren mit der Basisschaltung LC-Oszillatoren mit der Emitterschaltung Kippschaltungen 15.1 Kippschaltungen mit Operationsverstärkern (I) Kippschaltungen mit Operationsverstärkern (II) Triggerschaltungen mit diskreten Transistoren Symmetrische bistabile Kippschaltungen Monostabile und astabile Multivibratoren mit diskreten Transistoren Integrierte monostabile/astabile Kippschaltung (TIMER-IC 555) Schaltwandler Kippschaltungen mit Unijunction-Transistoren Vierschichtelemente (Thyristoren) Digitale Verknüpfungs- und Speicherschaltungen 16.1 Diodengatterschaltungen Emitterschaltung als Inverter NOR- und NAND-Gatter in DTL-Technik Grundschaltungen der TTL-Technik Schottky- und ECL-Schaltungen : CMOS-Logikschaltungen.^ Kippschaltungen mit NOR- und NAND-Gattern Einfache Flip-Flops mit Taktsteuerung Master-Slave-Flip-Flops(MS-Flip-Flops) Register ; Frequenzteiler (Untersetzer) und Zählschaltungen Zähler Vergleicher (Komparatoren) Multiplexer und Demultiplexer Schreib-Lese-Speicher (RAMs) ROMs, PROMs und EPROMs 238 VII

5 17 DA-und AD-Umsetzer 17.1 DA-Umsetzer (DAU) Drei Konzepte für die Analog-Digital-Umsetzung Indirekte Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung Optosensoren und Optokoppler 18.1 Fototransistoren Lichtschranken und Optokoppler Analoge Signalübertragung mit Optokopplern Faseroptische Übertragungsmittel Leistungstransistoren und Leistungsschaltungen 19.1 Verlustleistung und Wärmeableitung., Sicheres Schalten mit Transistoren Dimensionierungeines Transistor-Leistungsschalters Darlington-Leistungstransistoren als Schalter und Steller Leistungs-MOSFETs und IGBTs : Spannungsquellen mit Leistungstransistoren Spannungsquellen mit integrierten Spannungsreglern Schaltsteiler und Schaltregler Gegentakt-Leistungsverstärker, Grundlagen NF-Leistungsverstärker Thyristoren und Triacs 20.1 Leistungsthyristoren, Grundbegriffe und Funktionsweise Ansteuerschaltungen für Thyristoren Wechselstromsteller mit'thyristoren Dynamische Vorgänge und Schutzbeschaltung Triac, Grundbegriffe und Anwendungsbeispiel Triacs als Stell- und Regelelemente Halbleiterrelais für Wechselstromlast Ausgewählte Bausteine und Schaltungen 21.1 Standard-Operationsverstärker TAA 765 und LM Mehrfachverstärker und ihre Anwendung Präzisions-Operationsverstärker Fensterdiskriminator TCA 965 als vielseitiger Schwellwertschalter Pulsbreitenmodular 3524 als Schaltsteller und Schaltregler Timer/Counter 2240 als universeller Multivibrator Funktionsgenerator 8038 als Rechteck-Dreieck-und Sinusozillator Begrenzer, Amplitudenfilter und Funktionsgeber Logarithmierschaltungen.s? Multiplizierbaustein AD Filterbaustein HY31O5 als Universalfilter 308 Formelzeichen 310 Anhang (Tabellen, Diagramme, Formeln) 311 Bauteile-Katalog 327 Literaturverzeichnis 382 Quellenverzeichnis 388 Sachwortverzeichnis 389 VIII