Verfügbarkeit: Grundlagen der technischen Elektronik

Grundlagen der technischen Elektronik:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Vorheriger Titel:	Bystron, Klaus Technische Elektronik
Hauptverfasser:	Bystron, Klaus (VerfasserIn), Borgmeyer, Johannes (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München [u.a.] Hanser 1990
Ausgabe:	2., durchges. Aufl.
Schriftenreihe:	Studienbücher der technischen Wissenschaften
Schlagworte:	Elektrotechnik Elektronik Einführung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Mit 421 Bildern, 3 Tabellen und 55 Übungsbeispielen mit ausführlichen Lösungen
Beschreibung:	XI, 371 S. graph. Darst.
ISBN:	3446158693

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adam_text	1 EINFUEHRUNG IN DIE PHYSIK DER HALBLEITER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 LEITUNGSMECHANISMUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 EIGENLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 STOERSTELLENLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 ELEKTRONENTHEORETISCHE DEUTUNG DES STROMES IN METALLEN UND HALBLEITERN . . 6 1.5 ~~-UEBER~ANG 10 ........................... . 1.5.1 DIODENKENNLINIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN LINEARER SIGNALUEBERTRAGER ................ 16 2.1 DEFINITION DES FREQUENZGANGES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2 ORTSKURVEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 VERKNUEPFUNG VON UEBERTRAGUNGSGLIEDERN ................. 1 8 2.3.1 REIHENSCHALTUNG ........................ 19 2.3.2 PARALLELSCHALTUNG ........................ 19 2.3.3 MITKOPPLUNG ......................... 20 2.3.4 GEGENKOPPLUNG ........................ 20 2.4 BODE-DIAGRAMM ........................... 22 2.5 BODE-DIAGRAMME ELEMENTARER UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . . . . . . . . . . . 24 2.5.1 PROPORTIONALGLIED (P-GLIED) ................... 24 2.5.2 INTEGRALGLIED (I-GLIED) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5.3 DIFFERENTIALGLIED (D-GLIED) .................... 25 2.5.4 PD-GLIED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2.5.5 VERZOEGERUNGSGLIED 1 . ORDNUNG .................. 27 2.5.6 VERZOEGERUNGSGLIED 2 . ORDNUNG .................. 28 2.5.7 UEBERTRAGUNGSVERHALTEN VON RC-GLIEDERN ............. 32 2.5.7.1 RC-HOCHPASS ...................... 32 2.5.7.2 RC-TIEFPASS ...................... 36 2.5.7.3 SELEKTIVES FILTER ..................... 38 2.5.7.4 DOPPEL-T-FILTER ..................... 41 2.5.7.5 WIEN-BRUECKE ...................... 42 2.5.8 FREQUENZGANG DES OPERATIONSVERSTAERKERS .............. 44 2.5.9 FREQUENZGANG DES PID-REGLERS .................. 45 3 HALBLEITERDIODEN ............................. 46 3.1 DURCHBRUCHSPANNUNG ........................ 46 3.2 HALBLEITERSTRUKTUREN BEI LEISTUNGSDIODEN ................ 47 3.3 THERMISCHES VERHALTEN ........................ 48 3.3.1 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER DIODENKENNLINIE ........... 48 3.3.2 VERLUSTE ............................ 52 3.3.3 THERMISCHES ERSATZSCHALTBILD ................... 53 3.4 DYNAMISCHES VERHALTEN ........................ 60 3.4.1 EINSCHALTVERHALTEN ....................... 60 3.4.2 AUSSCHALTVERHALTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.5 SPITZENDIODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.6 FLAECHENDIODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 VIII INHALT 3.7 KAPAZITAETS-VARIATIONSDIODE (VARICAP) .................. 63 3.7.1 AUSDEHNUNG DER RAUMLADUNGSZONE BEIM ABRUPTEN PN-UEBERGANG . . . 64 3.7.2 AUSDEHNUNG DER RAUMLADUNGSZONE BEIM LINEAREN PN-UEBERGANG . . . 68 3.8 Z-DIODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.8.1 MAXIMALE VERLUSTLEISTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.8.2 BERECHNUNG VON STABILISIERUNGSSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . 73 3.8.2.1 BERECHNUNG DER BETRIEBSSPANNUNG UND DES VORWIDERSTANDES . . 74 3.8.2.2 TEMPERATURKOEFFIZIENT DER Z-DIODE . . . . . . . . . . . . 76 3.8.2.3 REIHENSCHALTUNG VON Z-DIODEN . . . . . . . . . . . . . . 76 3.8.3 ERWEITERTE STABILISIERUNGSSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.8.4 WEITERE ANWENDUNGEN DER Z-DIODE . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.8.4.1 AMPLITUDENBEGRENZUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.8.4.2 NULLPUNKTUNTERDRUECKUNG BEI EINEM MESSINSTRUMENT . . . . . 86 3.8.4.3 ENTMAGNETISIERUNGSEINRICHTUNG FUER IMPULSUEBERTRAGER . . . . . 86 3.9 TUNNELDIODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.9.1 ARBEITSPUNKT DER TUNNELDIODE .................. 88 3.9.2 ERSATZSCHALTBILD DER TUNNELDIODE ................. 88 3.9.3 SCHALTUNGEN MIT TUNNELDIODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.9.3.1 RECHTECKFORMER MIT TUNNELDIODE . . . . . . . . . . . . . 88 3.9.3.2 TUNNELDIODEN-MULTIVIBRATOR . . . . . . . . . . . . . . . 9 0 3.9.3.3 TUNNELDIODEN-OSZILLATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.10 BACKWARD-DIODE ........................... 93 3.1 1 GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.1 1.1 EINWEGSCHALTUNG ........................ 94 3.1 1.1.1 OHMSCH-INDUKTIVE LAST . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.1 1.1.2 KAPAZITIVE LAST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1 1.2 ZWEIPULSIGE GLEICHRICHTER .................... 98 3.11.2.1 GLEICHRICHTER IN ZWEIPULSIGER MITTELPUNKTSCHALTUNG M2 . . . 99 3.1 1.2.2 GLEICHRICHTER IN ZWEIPULSIGER BRUECKENSCHALTUNG B2 ..... 102 3.1 1.3 DREIPULSIGER GLEICHRICHTER .................... 103 3.1 1.4 DREHSTROM-BRUECKENSCHALTUNG B6 . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4 TRANSISTOREN ............................... 112 4.1 BIPOLARE TRANSISTOREN ......................... 112 4.1.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DES BIPOLAREN TRANSISTORS . . . . . . . . 112 4.1.2 STROM- UND SPANNUNGSBEZEICHNUNGEN BEIM TRANSISTOR . . . . . . . . 114 4.1.2.1 ZAEHLRICHTUNGEN DER STROEME . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.1.2.2 ZAEHLRICHTUNGEN DER SPANNUNGEN . . . . . . . . . . . . . . 115 4.1.3 GRUNDSCHALTUNGEN DES TRANSISTORS . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.1.4 PHYSIKALISCHES ERSATZSCHALTBILD DES TRANSISTORS . . . . . . . . . . . 116 4.1.5 GRUNDGLEICHUNGEN FUER DEN STATIONAEREN BETRIEB . . . . . . . . . . . 118 4.1.6 BETRIEBSBEREICHE DES TRANSISTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.1.7 KENNLINIENFELDERDES TRANSISTORS . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.1.7.1 EINGANGSKENNLINIE .................... 123 4.1.7.2 AUSGANGSKENNLINIENFELD ................. 124 4.1.7.3 VIERQUADRANTEN-KENNLINIENFELD .............. 126 4.1.8 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG DES TRANSISTORS . . . . . . . . . . . . . . 126 4.1.8.1 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT BASISSPANNUNGSTEILER . . . . . . 128 4.1.8.2 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT BASISVORWIDERSTAND . . . . . . . 131 INHALT 4.1.8.3 ARBEITSPUNKTVERSCHIEBUNG DURCH TEMPERATUREINFLUESSE . . . . 131 4.1.8.4 STABILISIERUNG DES ARBEITSPUNKTES DURCH TEMPERATUR- KOMPENSATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 4.1.8.5 STABILISIERUNG DES ARBEITSPUNKTES DURCH GLEICHSTROM- BZW . GLEICHSPANNUNGS-GEGENKOPPLUNG . . . . . . . . . . . . . 135 4.1.9 TRANSISTOR IM VERSTAERKERBETRIEB ................. 139 4.1.9.1 VERANSCHAULICHUNG DES VERSTAERKUNGSVORGANGS IM KENNLINIENFELD ..................... 139 4.1.9.2 VIERPOLGLEICHUNGEN UND ERSATZSCHALTBILD DES TRANSISTORS . . . 144 4.1.9.3 ERMITTLUNG DER H-PARAMETER AUS DEN KENNLINIENFELDERN . . . . 147 4.1.9.4 ANWENDUNG DER H-PARAMETER AUF DIE BERECHNUNG DER BETRIEBSEIGENSCHAFTEN DES TRANSISTORS ............ 147 4.1.9.5 VIERPOLGLEICHUNGEN DES TRANSISTORS IM HOCHFREQUENZBEREICH . . 153 4.1.9.6 ANWENDUNG DER Y-PARAMETER AUF DIE BERECHNUNG DER BETRIEBSEIGENSCHAFTEN DES TRANSISTORS ............ 155 4.1.9.7 EMITTERSCHALTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.1.9.8 KOLLEKTORSCHALTUNG (EMITTERFOLGER) . . . . . . . . . . . . . 158 4.1.9.9 BASISSCHALTUNG ..................... 172 4.1.10 GEGENKOPPLUNG ........................ 176 4.1.10.1 GEGENKOPPLUNGS-GRUNDSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . 178 4.1.10.2 STROM-SPANNUNGS-GEGENKOPPLUNG DURCH EMITTER- WIDERSTAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 4.1.10.3 KONSTANTSTROMQUELLEN IN EMITTERSCHALTUNG MIT STROM- GEGENKOPPLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.1.10.4. SPANNUNGS-STROM-GEGENKOPPLUNG DURCH KOLLEKTOR-BASIS- WIDERSTAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 4.1.10.5 ZWEISTUFIGER VERSTAERKER MIT SPANNUNGS-SPANNUNGS- GEGENKOPPLUNG .................... 193 4.1.10.6 ZWEISTUFIGER VERSTAERKER MIT WECHSELSTROM-GEGENKOPPLUNG . . 196 4.1.1 1 UNTERE UND OBERE GRENZFREQUENZ DES TRANSISTORVERSTAERKERS . . . . . . 200 4.1.1 1.1 KOPPELKONDENSATOREN . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 4.1.1 1.2 EMITTERKONDENSATOR .................. 202 4.1.1 2 DIFFERENZVERSTAERKER ....................... 206 4.1.12.1 DIFFERENZVERSTAERKER MIT HOHER GLEICHTAKTUNTERDRUECKUNG ... 209 4.1.12.2 DIFFERENZVERSTAERKER MIT INTERNER GEGENKOPPLUNG ...... 209 4.1.12.3 DARLINGTON-DIFFERENZVERSTAERKER . . . . . . . . . . . . . . 210 4.1.13 TRANSISTOR IM SCHALTBETRIEB ................... 213 4.1.1 3.1 IDEALER SCHALTER .................... 213 4.1.13.2 REALER SCHALTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.1.13.3 STATISCHES SCHALTVERHALTEN DES TRANSISTORS ......... 215 4.1.13.4 TRANSISTORSCHALTER IM SERIENBETRIEB . . . . . . . . . . . . 217 4.1.1 3.5 TRANSISTORSCHALTER IM PARALLELBETRIEB . . . . . . . . . . . 218 4.1.13.6 TRANSISTORSCHALTER IM SERIENBETRIEB MIT NEGATIVER BASISVORSPANNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 4.1.13.7 TRANSISTORSCHALTER IM PARALLELBETRIEB MIT NEGATIVER BASISVORSPANNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 4.1.13.8 DYNAMISCHES SCHALTVERHALTEN DES TRANSISTORS . . . . . . . . 224 4.1.13.9 BERECHNUNG DER SCHALTZEITEN . . . . . . . . . . . . . . . 225 4.1.1 3.10 VERBESSERUNG DES DYNAMISCHEN SCHALTVERHALTENS . . . . . . 231 4.2 FELDEFFEKT-TRANSISTOREN (UNIPOLARE TRANSISTOREN) ............. 236 4.2.1 SPERRSCHICHT-FELDEFFEKT-TRANSISTOR (PN-FET) ............ 238 4.2.1.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE ................ 238 4.2.1.2 BERECHNUNG DER KENNLINIEN ................ 241 4.2.1.3 AUSGANGSKENNLINIENFELD UND UEBERTRAGUNGSKENNLINIE ..... 244 4.2.1.4 TEMPERATURABHAENGIGKEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 4.2.1.5 PHYSIKALISCHES ERSATZSCHALTBILD .............. 249 4.2.2 ISOLIERSCHICHT-FELDEFFEKT-TRANSISTOR (IG-FET) ............ 250 4.2.2.1 AUFBAU PND WIRKUNGSWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . 250 4.2.2.2 BERECHNUNG DER KENNLINIEN ................ 252 4.2.2.3 AUSGANGSKENNLINIENFELD UND UEBERTRAGUNGSKENNLINIE ..... 256 4.2.2.4 TEMPERATURABHAENGIGKEIT ................. 259 4.2.2.5 PHYSIKALISCHES ERSATZSCHALTBILD . . . . . . . . . . . . . . 261 4.2.3 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNGDES FELDEFFEKT-TRASISTORS . . . . . . . . . . 261 4.2.3.1 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT GATE-SOURCE-VORSPANNUNG .... 262 1.2.3.2 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT AUTOMATISCHER GATE-SOURCE- VORSPANNUNGDURCH GLEICHSTROM-GEGENKOPPLUNG . . . . . . 263 4.2.3.3 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT SPANNUNGSTEILER UND GLEICHSTROM-GEGENKOPPLUNG ............... 263 4.2.4 FELDEFFEKT-TRANSISTOR IM VERSTAERKERBETRIEB . . . . . . . . . . . . . 266 4.2.4.1 VERANSCHAULICHUNG DES VERSTAERKUNGSVORGANGS IM KENNLINIENFELD ..................... 266 4.2.4.2 VIERPOLGLEICHUNGEN UND ERSATZSCHALTBILD DES FELDEFFEKT- TRANSISTORS ....................... 267 4.2.4.3 ANWENDUNG DER Y-PARAMETER AUF DIE BERECHNUNG DER BETRIEBSEIGENSCHAFTEN DES FELDEFFEKT-TRANSISTORS ....... 268 4.2.4.4 GRUNDSCHALTUNGEN DES FELDEFFEKT-TRANSISTORS ........ 269 4.2.4.5 SOURCESCHALTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 4.2.4.6 DRAINSCHALTUNG (SOURCEFOLGER) ............... 279 4.2.4.7 GATESCHALTUNG ..................... 284 4.2.5 KONSTANTSTROMQUELLEN MIT FELDEFFEKT-TRANSISTOREN .......... 287 4.2.5.1 FELDEFFEKT-DIODE .................... 288 4.2.5.2 KONSTANTSTROMQUELLE MIT EINSTELLBAREM AUSGANGSSTROM . . . . 288 4.2.5.3 KONSTANTSTROMQUELLE MIT KASKADENSCHALTUNG ........ 289 4.2.6 FELDEFFEKT-TRANSISTOR ALS SPANNUNGSGESTEUERTER WIDERSTAND . . . . . . 291 4.2.7 FELDEFFEKT-TRANSISTOR IM SCHALTBETRIEB ............... 294 4.2.7.1 STATISCHES SCHALTVERHALTEN DES FELDEFFEKT-TRANSISTORS ..... 294 4.2.7.2 DYNAMISCHES SCHALTVERHALTEN DES FELDEFFEKT-TRANSISTORS . . . . 295 5 OPERATIONSVERSTAERKER ........................... 300 5.1 EIGENSCHAFTEN VON OPERATIONSVERSTAERKERN ................ 301 5.1.1 WECHSELSTROMEIGENSCHAFTEN ................... 301 5.1.2 STATISCHE EIGENSCHAFTEN ..................... 305 5.2 RUECKGEKOPPELTE OPERATIONSVERSTAERKER .................. 306 5.3 INVERTIERENDER VERSTAERKER ....................... 30 8 5.3.1 KOMPENSATION VON EINGANGSRUHESTROM UND OFFSETSPANNUNG ..... 313 5.3.2 MIT VIERPOLEN BESCHALTETER INVERTIERENDER VERSTAERKER ......... 314 5.4 NICHTINVERTIERENDER VERSTAERKER ..................... 315 5.5 NIEDERFREQUENZ-VERSTAERKER ...................... 3 18 INHALT XI 5.6 ANALOGE RECHENSCHALTUNGEN ...................... 319 5.6.1 UMKEHRADDIERER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 5.6.2 SUBTRAHIERER .......................... 320 5.6.3 MEHRFACH-SUBTRAHIERER ..................... 321 5.6.4 SYMMETRISCHER SUBTRAHIERER MIT HOHEN EINGANGSWIDERSTAENDEN . . . . . 322 5.6.5 EXPONENTIALVERSTAERKER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3 5.6.6 LOGARITHMIERER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 5.6.7 INTEGRATOREN .......................... 324 5.6.7.1 SUMMATIONS-INTEGRATOR ................. 326 5.6.7.2 DIFFERENZ-INTEGRATOR ................... 327 5.6.7.3 ZWEIFACH-INTEGRATOR ................... 327 5.6.8 DIFFERENTIATOR ......................... 328 5.7 ANWENDUNGEN DES OPERATIONSVERSTAERKERS IN DER REGELUNGSTECHNIK ...... 330 5.7.1 PI-REGLER ........................... 330 5.7.2 PD-REGLER .......................... 333 5.7.3 PID-REGLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 7 5.7.4 HOCHLAUFGEBER ......................... 340 5.8 KONSTANTSTROMQUELLEN MIT OPERATIONSVERSTAERKERN ............. 341 5.9 GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN MIT OPERATIONSVERSTAERKERN ............ 343 5.9.1 IDEALER EINWEGGLEICHRICHTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 5.9.2 IDEALER VOLLWEGGLEICHRICHTER ................... 344 5.10 SPEICHERSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 5.10.1 MAXIMALWERTSPEICHER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 5.10.2 MOMENTANWERTSPEICHER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6 5.1 1 NICHTLINEARE SCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 5.1 1.1 SPANNUNGSKOMPARATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 5.11.2 SCHMITT-TRIGGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 5.1 1.3 ASTABILER MULTIVIBRATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 5.12 SCHALTUNGEN AUS KOMBINATIONEN VON OPERATIONSVERSTAERKERN . . . . . . . . 356 5.12.1 SPANNUNGS-FREQUENZ-UMSETZER .................. 356 5.12.2 BEGRENZERSCHALTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 5.12.3 STEUERSATZ FUER EINEN PULSBREITENGESTEUERTEN GLEICHSTROMSTELLER ..... 360 LITERATUR .................................. 362 SACHWORTVERZEICHNIS ............................. 363
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