U. Tietze Ch. Schenk Halbleiter- Schaltungstechnik 11., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage 1. korrigierter Nachdruck Unter Mitarbeit von E. Gamm Mit 1328 Abbildungen, 189 Tabellen und CD-ROM «jj Springer
Teil I. Grundlagen 1 1 Diode 3 1.1 Verhalten einer Diode 4 1.1.1 Kennlinie 4 1.1.2 Beschreibung durch Gleichungen 6 1.1.3 Schaltverhalten 8 1.1.4 Kleinsignalverhalten 11 1.1.5 Grenzdaten und Sperrströme 12 1.1.6 Thermisches Verhalten 13 1.1.7 Temperaturabhängigkeit der Diodenparameter 13 1.2 Aufbau einer Diode 15 1.2.1 Einzeldiode 15 1.2.2 Integrierte Diode 16 1.3 Modell für eine Diode 17 1.3.1 Statisches Verhalten 17 1.3.2 Dynamisches Verhalten 21 1.3.3 Kleinsignalmodell 24 1.4 Spezielle Dioden und ihre Anwendung 27 1.4.1 Z-Diode 27 1.4.2 pin-diode 30 1.4.3 Kapazitätsdiode 32 1.4.4 Brückengleichrichter 34 1.4.5 Mischer 35 2 Bipolartransistor 39 2.1 Verhalten eines Bipolartransistors 40 2.1.1 Kennlinien 40 2.1.2 Beschreibung durch Gleichungen 42 2.1.3 Verlauf der Stromverstärkung 43
XIV Inhaltsverzeichnis 2.1.4 Arbeitspunkt und Kleinsignalverhalten 46 2.1.5 Grenzdaten und Sperrströme 52 2.1.6 Thermisches Verhalten 57 2.1.7 Temperaturabhängigkeit der Transistorparameter... 61 2.2 Aufbau eines Bipolartransistors 62 2.2.1 Einzeltransistoren 63 2.2.2 Integrierte Transistoren 65 2.3 Modelle für den Bipolartransistor 66 2.3.1 Statisches Verhalten 66 2.3.2 Dynamisches Verhalten 77 2.3.3 Kleinsignalmodell 84 2.3.4 Rauschen 93 2.4 Grundschaltungen 107 2.4.1 Emitterschaltung 108 2.4.2 Kollektorschaltung 146 2.4.3 Basisschaltung 164 2.4.4 Darlington-Schaltung 177 3 Feldeffekttransistor 187 3.1 Verhalten eines Feldeffekttransistors 190 3.1.1 Kennlinien 191 3.1.2 Beschreibung durch Gleichungen 194 3.1.3 Feldeffekttransistor als steuerbarer Widerstand 198 3.1.4 Arbeitspunkt und Kleinsignalverhalten 200 3.1.5 Grenzdaten und Sperrströme 205 3.1.6 Thermisches Verhalten 209 3.1.7 Temperaturabhängigkeit der Fet-Parameter 209 3.2 Aufbau eines Feldeffekttransistors 212 3.2.1 Integrierte Mosfets 212 3.2.2 Einzel-Mosfets 214 3.2.3 Sperrschicht-Fets 217 3.2.4 Gehäuse 218 3.3 Modelle für den Feldeffekttransistor 218 3.3.1 Statisches Verhalten 219 3.3.2 Dynamisches Verhalten 228 3.3.3 Kleinsignalmodell 237 3.3.4 Rauschen 245 3.4 Grundschaltungen 253 3.4.1 Sourceschaltung 254 3.4.2 Drainschaltung 278 3.4.3 Gateschaltung 288
XV 4 Verstärker 297 4.1 Schaltungen 300 4.1.1 Stromquellen und Stromspiegel 306 4.1.2 Kaskodeschaltung 345 4.1.3 Differenzverstärker 361 4.1.4 Impedanzwandler 425 4.1.5 Schaltungen zur Arbeitspunkteinstellung 437 4.2 Eigenschaften und Kenngrößen 450 4.2.1 Kennlinien 450 4.2.2 Kleinsignal-Kenngrößen 453 4.2.3 Nichtlineare Kenngrößen 460 5 Operationsverstärker 479 5.1 Übersicht 479 5.1.1 Operationsverstärker-Typen 481 5.1.2 Prinzip der Gegenkopplung 484 5.2 Der normale Operationsverstärker (VV-OPV) 489 5.2.1 Das Prinzip 490 5.2.2 Universalverstärker 493 5.2.3 Betriebsspannungen 495 5.2.4 Single-Supply-Verstärker 497 5.2.5 Rail-to-Rail-Verstärker 499 5.2.6 Breitband-Operationsverstärker 504 5.2.7 Frequenzgang-Korrektur 509 5.2.8 Parameter von Operationsverstärkern 525 5.3 Der Transkonduktanz-Verstärker (VC-OPV) 545 5.3.1 Innerer Aufbau 545 5.3.2 Typische Anwendung 548 5.4 Der Transimpedanz-Verstärker (CV-OPV) 549 5.4.1 Innerer Aufbau 549 5.4.2 Frequenzverhalten 553 5.4.3 Typische Anwendungen 557 5.5 Der Strom-Verstärker (CC-OPV) 558 5.5.1 Innerer Aufbau 558 5.5.2 Typische Anwendung 561 5.6 Vergleich 571 5.6.1 Praktischer Einsatz 578 5.6.2 Typen 581 6 Kippschaltungen 595 6.1 Der Transistor als digitales Bauelement 595 6.2 Kippschaltungen mit gesättigten Transistoren 598 6.2.1 Bistabile Kippschaltung 599
6.2.2 Monostabile Kippschaltungen 602 6.2.3 Astabile Kippschaltung 603 6.3 Kippschaltungen mit emittergekoppelten Transistoren 604 6.3.1 Emittergekoppelter Schmitt-Trigger 604 6.3.2 Emittergekoppelter Multivibrator 605 6.4 Kippschaltungen mit Gattern 607 6.4.1 Flip-Flop 607 6.4.2 Univibrator 607 6.4.3 Multivibrator 608 6.5 Kippschaltungen mit Komparatoren 610 6.5.1 Komparatoren 610 6.5.2 Schmitt-Trigger 612 6.5.3 Multivibratoren 615 6.5.4 Univibratoren 618 Digitaltechnik Grundlagen 623 7.1 Die logischen Grundfunktionen 623 7.2 Aufstellung logischer Funktionen 626 7.2.1 Das Karnaugh-Diagramm 628 7.3 Abgeleitete Grundfunktionen 630 7.4 Schaltungstechnische Realisierung der Grundfunktionen 632 7.4.1 Widerstands-Transitor-Logik (RTL) 633 7.4.2 Dioden-Transistor-Logik (DTL) 634 7.4.3 Langsame Störsichere Logik (LSL) 634 7.4.4 Transistor-Transistor-Logik (TTL) 635 7.4.5 Emittergekoppelte Logik (ECL) 639 7.4.6 Komplementäre MOS-Logik (CMOS) 643 7.4.7 NMOS-Logik 647 7.4.8 Übersicht 648 7.5 Verbindungsleitungen 650 Schaltnetze (Kombinatorische Logik) 655 8.1 Zahlendarstellung 657 8.1.1 Positive ganze Zahlen im Dualcode 657 8.1.2 Positive ganze Zahlen im BCD-Code 658 8.1.3 Ganze Dualzahlen mit beliebigem Vorzeichen 658 8.1.4 Festkomma-Dualzahlen 661 8.1.5 Gleitkomma-Dualzahlen 662 8.2 Multiplexer 665 8.2.1 1-aus-n-Decoder 665 8.2.2 Demultiplexer 666 8.2.3 Multiplexer 667
XVII 8.3 Prioritäts-Decoder 668 8.4 Schiebelogik (Barrel Shifter) 669 8.5 Komparatoren 671 8.6 Addierer 673 8.6.1 Halbaddierer 673 8.6.2 Volladdierer 674 8.6.3 Parallele Übertragslogik 675 8.6.4 Subtraktion 677 8.6.5 Zweierkomplement-Überlauf 678 8.6.6 Addition und Subtraktion von Gleitkomma-Zahlen... 679 8.7 Multiplizierer 680 8.7.1 Multiplikation von Festkomma-Zahlen 680 8.7.2 Multiplikation von Gleitkomma-Zahlen 682 9 Schaltwerke (Sequentielle Logik) 685 9.1 Integrierte Flip-Flops 685 9.1.1 Transparente Flip-Flops 685 9.1.2 Flip-Flops mit Zwischenspeicherung 688 9.2 Dualzähler 693 9.2.1 Asynchroner Dualzähler 694 9.2.2 Synchrone Dualzähler 695 9.2.3 Vorwärts-Rückwärtszähler 697 9.3 BCD-Zähler im 8421-Code 701 9.3.1 Asynchroner BCD-Zähler 701 9.3.2 Synchroner BCD-Zähler 703 9.4 Vorwahlzähler 704 9.5 Schieberegister 705 9.5.1 Grundschaltung 705 9.5.2 Schieberegister mit Paralleleingabe 706 9.6 Aufbereitung asynchroner Signale 707 9.6.1 Entprellung mechanischer Kontakte 707 9.6.2 Flankengetriggertes.RS-Flip-Flop 708 9.6.3 Synchronisation von Impulsen 709 9.6.4 Synchrones Monoflop 710 9.6.5 Synchroner Änderungsdetektor 711 9.6.6 Synchroner Taktschalter 711 9.7 Systematischer Entwurf von Schaltwerken 712 9.7.1 Zustandsdiagramm 712 9.7.2 Entwurfsbeispiel für einen umschaltbaren Zähler... 715 9.7.3 Reduzierung des Speicherplatzbedarfs 717 9.8 Abhängigkeitsnotation 721
XVIII Inhaltsverzeichnis 10 Halbleiterspeicher 725 10.1 Schreib-Lese-Speicher (RAM) 727 10.1.1 Statische RAMs 727 10.1.2 Dynamische RAMs 732 10.2 RAM-Erweiterungen 735 10.2.1 Zweitorspeicher 735 10.2.2 RAM als Schieberegister 737 10.2.3 First-In-First-Out Memories (FIFO) 738 10.2.4 Fehler-Erkennung und -Korrektur 741 10.3 Festwertspeicher (ROM) 746 10.3.1 Masken-ROMs 746 10.3.2 Programmierbare Festwertspeicher (PROM) 746 10.3.3 UV-löschbare Festwertspeicher (EPROM) 748 10.3.4 Elektrisch löschbare Festwertspeicher(EEPROMs)... 751 10.4 Programmierbare logische Bauelemente (PLD) 753 10.4.1 Programmable Array Logic (PAL) 757 10.4.2 Computer-gestützter PLD-Entwurf 758 10.4.3 Typenübersicht 761 10.4.4 Anwender-programmierbare Gate-Arrays 764 Teil II. Anwendungen 767 11 Lineare und nichtlineare Analogrechenschaltungen 769 11.1 Addierer 769 11.2 Subtrahierer 770 11.2.1 Rückführung auf die Addition 770 11.2.2 Subtrahierer mit einem Operationsverstärker 771 11.3 Bipolares Koeffizientenglied 774 11.4 Integratoren 774 11.4.1 Umkehrintegrator 775 11.4.2 Anfangsbedingung 778 11.4.3 Summationsintegrator 779 11.4.4 Nicht invertierender Integrator 779 11.5 Differentiatoren 780 11.5.1 Prinzipschaltung 780 11.5.2 Praktische Realisierung 781 11.5.3 Differentiator mit hohem Eingangswiderstand 782 11.6 Lösung von Differentialgleichungen 783 11.7 Funktionsnetzwerke 785 11.7.1 Logarithmus 785 11.7.2 Exponentialfunktion 789
XIX 11.7.3 Bildung von Potenzfunktionen über Logarithmen... 790 11.7.4 Sinus- und Cosinusfunktion 791 11.7.5 Einstellbares Funktionsnetzwerk 797 11.8 Analog-Multiplizierer 800 11.8.1 Multiplizierer mit logarithmierenden Funktionsgeneratoren 800 11.8.2 Steilheits-Multiplizierer 801 11.8.3 Multiplizierer mit elektrisch isolierten Kopplern 806 11.8.4 Abgleich von Multiplizierern 808 11.8.5 Erweiterung von Ein- und Zweiquadrantenmultiplizierern zu Vierquadrantenmultiplizierern 809 11.8.6 Multiplizierer als Dividierer und Radizierer 810 11.9 Koordinatentransformation 811 11.9.1 Transformation von Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten 811 11.9.2 Transformation von kartesischen Koordinaten in Polarkoordinaten 812 12 Gesteuerte Quellen und Impedanzkonverter 815 12.1 Spannungsgesteuerte Spannungsquellen 815 12.2 Stromgesteuerte Spannungsquellen 816 12.3 Spannungsgesteuerte Stromquellen 817 12.3.1 Stromquellen für erdfreie Verbraucher 818 12.3.2 Stromquellen für geerdete Verbraucher 819 12.3.3 Transistor-Präzisionsstromquellen 821 12.3.4 Schwimmende Stromquellen 827 12.4 Stromgesteuerte Stromquellen 828 12.5 Der NIC (Negative Impedance Converter) 828 12.6 Der Gyrator 831 12.7 Der Zirkulator 835 13 Aktive Filter 839 13.1 Theoretische Grundlagen von Tiefpaßfiltern 839 13.1.1 Butterworth-Tiefpässe 844 13.1.2 Tschebyscheff-Tiefpässe 846 13.1.3 Bessel-Tiefpässe 850 13.1.4 Zusammenfassung der Theorie 853 13.2 Tiefpaß-Hochpaß-Transformation 861 13.3 Realisierung von Tief- und Hochpaßfiltern 1. Ordnung 862 13.4 Realisierung von Tief- und Hochpaßfiltern 2. Ordnung 863 13.4.2 Filter mit Mehrfachgegenkopplung 864 13.4.3 Filter mit Einfachmitkopplung 866
XX Inhaltsverzeichnis 13.5 Realisierung von Tief- und Hochpaßfiltern höherer Ordnung.. 868 13.6 Tiefpaß-Bandpaß-Transformation 870 13.6.1 Bandpaßfilter 2. Ordnung 871 13.6.2 Bandpaßfilter 4. Ordnung 873 13.7 Realisierung von Bandpaßfiltern 2. Ordnung 875 13.7.1 L#C-Filter 876 13.7.2 Bandpaß mit Mehrfachgegenkopplung 876 13.7.3 Bandpaß mit Einfachmitkopplung 878 13.8 Tiefpaß-Bandsperren-Transformation 879 13.9 Realisierung von Sperrfiltern 2. Ordnung 880 13.9.1 L#C-Sperrfilter 880 13.9.2 Aktive Doppel-T-Bandsperre 881 13.9.3 Aktive Wien-Robinson-Bandsperre 882 13.10Allpässe 883 13.10.1 Grundlagen 883 13.10.2 Realisierung von Allpässen 1. Ordnung 886 13.10.3 Realisierung von Allpässen 2. Ordnung 886 13.11 Einstellbare Universalfilter 888 13.12 Switched-Capacitor-Filter 893 13.12.1 Grundprinzip 893 13.12.2 Der SC-Integrator 894 13.12.3 SC-Filter erster Ordnung 895 13.12.4 Entwurf von SC-Filtern zweiter Ordnung 896 13.12.5 Integrierte Realisierung von SC-Filtern 898 13.12.6 Allgemeine Gesichtspunkte beim Einsatz von SC-Filtern 898 13.12.7 Typenübersicht 899 14 Signalgeneratoren 903 14.1 LC-Oszillatoren 903 14.1.1 Schwingbedingung 903 14.1.2 Meißner-Schaltung 906 14.1.3 Hartley-Schaltung (induktive Dreipunktschaltung)... 907 14.1.4 Colpitts-Oszillator (kapazitive Dreipunktschaltung)... 908 14.1.5 Emittergekoppelter LC-Oszillator 908 14.1.6 Gegentaktoszillatoren 909 14.2 Quarzoszillatoren 910 14.2.1 Elektrische Eigenschaften eines Schwingquarzes 911 14.2.2 Grundwellen-Oszillatoren 912 14.2.3 Oberwellen-Oszillatoren 914 14.3 Wien-Brücken-Oszillatoren 916 14.4 Analogrechner-Oszillatoren 920
XXI 14.5 Funktionsgeneratoren 923 14.5.1 Prinzipielle Anordnung 923 14.5.2 Praktische Realisierung 924 14.5.3 Funktionsgeneratoren mit steuerbarer Frequenz 926 14.5.4 Funktionsgeneratoren zur gleichzeitigen Erzeugung von Sinus- und Cosinus-Schwingungen 928 15 Leistungsverstärker 931 15.1 Emitterfolger als Leistungsverstärker 931 15.2 Komplementäre Emitterfolger 933 15.2.1 Komplementäre Emitterfolger in B-Betrieb 933 15.2.2 Komplementäre Emitterfolger in AB-Betrieb 935 15.2.3 Erzeugung der Vorspannung 937 15.3 Komplementäre Darlington-Schaltungen 939 15.4 Komplementäre Sourcefolger 940 15.5 Elektronische Strombegrenzung 942 15.6 Vier-Quadranten-Betrieb 944 15.7 Dimensionierung einer Leistungsendstufe 945 15.8 Ansteuerschaltungen mit Spannungsverstärkung 948 15.9 Erhöhung des Ausgangsstromes integrierter Operationsverstärker 950 16 Stromversorgung 953 16.1 Eigenschaften von Netztransformatoren 953 16.2 Netzgleichrichter 954 16.2.1 Einweggleichrichter 954 16.2.2 Brückengleichrichter 956 16.2.3 Mittelpunkt-Schaltung 959 16.3 Lineare Spannungsregler 960 16.3.1 Einfachste Ausführung 961 16.3.2 Spannungsregler mit fester Ausgangsspannung 962 16.3.3 Spannungsregler mit einstellbarer Ausgangsspannung.. 964 16.3.4 Spannungsregler mit geringem Spannungsverlust... 965 16.3.5 Spannungsregler für negative Spannungen 967 16.3.6 Symmetrische Aufteilung einer erdfreien Spannung... 968 16.3.7 Spannungsregler mit Sensor-Anschlüssen 969 16.3.8 Labornetzgeräte 970 16.3.9 Übersicht über integrierte Spannungsregler 971 16.4 Erzeugung der Referenzspannung 973 16.4.1 Referenzspannungsquellen mit Z-Dioden 973 16.4.2 Bandabstands-Referenz 975 16.4.3 Typenübersicht 977 16.5 Schaltnetzteile 978
16.6 Sekundärgetaktete Schaltregler 979 16.6.1 Der Abwärts-Wandler 980 16.6.2 Erzeugung des Schaltsignals 983 16.6.3 Der Aufwärts-Wandler 985 16.6.4 Der invertierende Wandler 986 16.6.5 Spannungs-Wandler mit Ladungspumpe 986 16.6.6 Typenübersicht 988 16.7 Primärgetaktete Schaltregler 989 16.7.1 Eintakt-Wandler 989 16.7.2 Gegentakt-Wandler 991 16.7.3 Hochfrequenztransformatoren 993 16.7.4 Leistungsschalter 995 16.7.5 Erzeugung der Schaltsignale 998 16.7.6 Verlustanalyse 1000 16.7.7 Integrierte Ansteuerschaltungen 1001 17 Analogschalter und Abtast-Halte-Glieder 1005 17.1 Anordnung der Schalter 1005 17.2 Elektronische Schalter 1006 17.2.1 Fet als Schalter 1007 17.2.2 Dioden als Schalter 1010 17.2.3 Bipolartransistor als Schalter 1011 17.2.4 Differenzverstärker als Schalter 1015 17.3 Analogschalter mit Verstärkern 1017 17.3.1 Analogschalter für hohe Spannungen 1017 17.3.2 Verstärker mit umschaltbarer Verstärkung 1018 17.4 Abtast-Halte-Glieder 1019 17.4.1 Grundlagen 1019 17.4.2 Praktische Ausführung 1021 18 DA- und AD-Umsetzer 1025 18.1 Grundprinzipien der DA-Umsetzung 1025 18.2 DA-Umsetzer in CMOS-Technologie 1026 18.2.1 Summation gewichteter Ströme 1026 18.2.2 DA-Umsetzer mit Wechselschaltern 1027 18.2.3 Leiternetzwerk 1028 18.2.4 Inversbetrieb eines Leiternetzwerks 1029 18.3 Leiternetzwerk zur Dekadenkopplung 1031 18.4 DA-Umsetzer in Bipolartechnologie 1031 18.5 DA-Umsetzer für spezielle Anwendungen 1033 18.5.1 Verarbeitung vorzeichenbehafteter Zahlen 1033 18.5.2 Multiplizierende DA-Umsetzer 1035
XXIII 18.5.3 Dividierende DA-Umsetzer 1036 18.5.4 DA-Umsetzer als Funktionsgenerator 1036 18.6 Genauigkeit von DA-Umsetzern 1039 18.6.1 Statische Kenngrößen 1039 18.6.2 Dynamische Kenngrößen 1040 18.7 Grundprinzipien der AD-Umsetzung 1043 18.8 Genauigkeit von AD-Umsetzern 1044 18.8.1 Statische Fehler 1044 18.8.2 Dynamische Fehler 1045 18.9 Ausführung von AD-Umsetzern 1047 18.9.2 Kaskadenumsetzer 1050 18.9.3 Wägeverfahren 1053 18.9.4 Zählverfahren 1056 19 Mikrocomputer-Grundlagen 1065 19.1 Grundstruktur eines Mikrocomputers 1065 19.2 Arbeitsweise eines Mikroprozessors 1067 19.2.1 Innerer Aufbau 1067 19.2.2 Befehls-Struktur 1068 19.2.3 Ausführung eines Befehls 1073 19.3 Befehls-Satz 1074 19.3.1 Speicher-Operationen 1074 19.3.2 Arithmetische und logische Operationen 1075 19.3.3 Sprungbefehle 1078 19.4 Entwicklungshilfen 1088 19.4.1 Programmierung im Hex-Code 1088 19.4.2 Programmierung mit Assembler 1089 19.4.3 Simulation und Emulation 1091 19.5 Typenübersicht 1091 19.6 Ein-Chip-Mikrocomputer 1096 20 Modularer Aufbau von Mikrocomputern 1103 20.1 Mikroprozessor-Platine 1103 20.2 Parallele Schnittstelle 1105 20.2.1 Feste Datenrichtung 1105 20.2.2 Bidirektionale Parallel-Schnittstellen 1106 20.3 Serielle Schnittstelle 1109 20.3.1 Serielle Übertragung 1109 20.3.2 DasACIA 1110 20.3.3 AnschluO an den Mikrocomputer Bus 1111 20.3.4 Programmierung des ACIAs 1112 20.3.5 Der ASCII-Code 1114 20.3.6 RS 232 C-, V.24-Schnittstelle 1115
20.3.7 Stromschnittstelle 1119 20.3.8 RS449-Norm 1120 20.4 IEC-Bus-Schnittstelle 1121 20.5 Datenausgabe auf Anzeigeeinheiten 1126 20.6 Analog-Ein-/Ausgabe 1129 20.6.1 Analog-Eingabe 1129 20.6.2 Analog-Ausgabe 1130 21 Digitale Filter 1133 21.1 Abtasttheorem 1134 21.1.1 Praktische Gesichtspunkte 1137 21.2 Digitale Übertragungsfunktion 1140 21.2.1 Beschreibung im Zeitbereich 1140 21.2.2 Beschreibung im Frequenzbereich 1140 21.3 Grundstrukturen 1144 21.4 Berechnung von FIR-Filtern 1147 21.4.1 Grundgleichungen 1148 21.4.2 Einfache Beispiele 1149 21.4.3 Berechnung der Filterkoeffizienten 1152 21.5 Realisierung von FIR-Filtern 1167 21.5.1 Parallele Realisierung von FIR-Filtern 1168 21.5.2 Serielle Realisierung von FIR-Filtern 1169 21.6 Berechnung von IIR-Filtern 1171 21.6.1 Berechnung der Filterkoeffizienten 1171 21.6.2 IIR-Filter in Kaskadenstruktur 1174 21.7 Realisierung von IIR-Filtern 1177 21.7.1 Aufbau aus einfachen Bausteinen 1177 21.7.2 Aufbau aus hochintegrierten Bausteinen 1181 21.8 Vergleich von FIR- und IIR-Filtern 1184 22 Meßschaltungen 1189 22.1 Spannungsmessung 1189 22.1.1 Impedanzwandler 1189 22.1.2 Messung von Potentialdifferenzen 1190 22.1.3 Trennverstärker (Isolation Amphner) 1197 22.2 Strommessung 1200 22.2.1 Erdfreies Amperemeter mit niedrigem Spannungsabfall. 1200 22.2.2 Strommessung auf hohem Potential 1201 22.3 Meßgleichrichter (AC/DC-Converter) 1202 22.3.1 Messung des Betragsmittelwertes 1202 22.3.2 Messung des Effektivwertes 1207 22.3.3 Messung des Scheitelwertes 1212 22.3.4 Synchrongleichrichter 1215
XXV 23 Sensorik 1221 23.1 Temperaturmessung 1224 23.1.1 Metalle als Kaltleiter 1224 23.1.2 Kaltleiter auf Siliziumbasis, PTC 1225 23.1.3 Heißleiter, NTC 1225 23.1.4 Betrieb von Widerstandstemperaturfühlern 1226 23.1.5 Transistor als Temperatursensor 1231 23.1.6 Das Thermoelement 1235 23.1.7 Typenübersicht 1239 23.2 Druckmessung 1241 23.2.1 Aufbau von Drucksensoren 1242 23.2.2 Betrieb temperaturkompensierter Drucksensoren... 1243 23.2.3 Temperaturkompensation von Drucksensoren 1248 23.2.4 Handelsübliche Drucksensoren 1250 23.3 Feuchtemessung 1251 23.3.1 Feuchtesensoren 1253 23.3.2 Betriebsschaltungen für kapazitive Feuchtesensoren... 1253 23.4 Übertragung von Sensorsignalen 1256 23.4.1 Galvanisch gekoppelte Signalübertragung 1256 23.4.2 Galvanisch getrennte Signalübertragung 1260 23.5 Eichung von Sensorsignalen 1261 23.5.1 Eichung des Analogsignals 1262 23.5.2 Computer-gestützte Eichung 1266 24 Elektronische Regler 1271 24.1 Grundlagen 1271 24.2 Regler-Typen 1272 24.2.1 P-Regler 1272 24.2.2 PI-Regler 1274 24.2.3 PID-Regler 1277 24.2.4 Einstellbarer PID-Regler 1279 24.3 Regelung nichtlinearer Strecken 1281 24.3.1 Statische Nichtlinearität 1281 24.3.2 Dynamische Nichtlinearität 1282 24.4 Nachlaufsynchronisation (PLL) 1284 24.4.1 Abtast-Halte-Glied als Phasendetektor 1286 24.4.2 Synchrongleichrichter als Phasendetektor 1289 24.4.3 Frequenzempfindlicher Phasendetektor 1291 24.4.4 Phasendetektor mit beliebig erweiterbarem Meßbereich. 1293 24.4.5 PLL als Frequenzvervielfacher 1294
XXVI Inhaltsverzeichnis 25 Optoelektronische Bauelemente 1299 25.1 Photometrische Grundbegriffe 1299 25.2 Photowiderstand 1301 25.3 Photodiode 1303 25.4 Phototransistor 1305 25.5 Leuchtdioden 1306 25.6 Optokoppler 1307 25.7 Optische Anzeige 1307 25.7.1 Binär-Anzeige 1308 25.7.2 Analog-Anzeige 1310 25.7.3 Numerische Anzeige 1312 25.7.4 Alpha-Numerische Anzeige 1313 26 Anhang 1319 26.1 PSpice-Kurzanleitung 1319 26.1.1 Grundsätzliches 1319 26.1.2 Programme und Dateien 1319 26.1.3 Ein einfaches Beispiel 1322 26.1.4 Weitere Simulationsbeispiele 1340 26.1.5 Einbinden weiterer Bibliotheken 1345 26.1.6 Einige typische Fehler 1347 26.2 Passive RC- und LRC-Netzwerke 1350 26.2.1 Der Tiefpaß 1350 26.2.2 Der Hochpaß 1354 26.2.3 Kompensierter Spannungsteiler 1357 26.2.4 Passiver #C-Bandpaß 1358 26.2.5 Wien-Robinson-Brücke 1359 26.2.6 Doppel-T-Filter 1360 26.2.7 Schwingkreis 1361 26.3 Erklärung der verwendeten Größen 1364 26.4 Typen der 7400-Logik-Familien 1372 26.5 Normwert-Reihen 1387 26.6 Farbcode 1388 26.7 Hersteller und Distributoren 1390 Sachverzeichnis 1413