Analoge Schaltungen: Entwurf, Berechnung und Simulation ; mit 97 durchgerechneten Beispielen und 110 Aufgaben mit Lösungen
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Hanser
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Analoge Schaltungen
Entwurf, Berechnung und Simulation
von Uwe Meier und Wolfgang Nerreter
mit 97 durchgerechneten Beispielen
und 110 Aufgaben mit Lösungen
Carl Hanser Verlag München Wien
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1 1 Was ist eine analoge Schaltung? I
1 2 Entwurf und Berechnung 2
2 Grundlagen linearer Schaltungen 3
2 1 Eintore 3
211 Bezugspfeile 3
212 Grund-Eintore 4
213 Unabhängige Quellen ' 5
214 Ersatzschaltungen 5
2 2 Zweitore 8
221 Zweitorparameter 8
222 Symmetrie von Zweitoren 11
223 Teilung längssymmetrischer Zweitore 12
224 Zweitorschaltungen 14
225 Umwandlung der Zweitorparameter 17
226 Gesteuerte Quellen 18
227 Zweitor-Ersatzschaltung 19
228 Eintor-Ersatzschaltung 20
2 3 Das Nachrichten-Übertragungssystem 21
231 Übertragungsfaktoren 21
232 Ersatzwiderstände 23
233 Anpassung 24
234 Frequenzgang 26
3 Grundlagen nichtlinearer Schaltungen 30
3 1 Nichtlineare Eintore 30
311 Eintore mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie 30
312 Nichtlineare energiespeichemde Eintore 32
313 Arbeitsgeraden 34
3 2 Nichtlineare Zweitore 38
321 Kennlinienfelder 39
,322 Übertragungskennlinien 40
3 3 Aussteuerungsverhalten 41
331 Klein-und Großsignalaussteuerung 43
332 Eintonaussteuerung 47
333 Zweitonaussteuerung 51
4 Erwärmung und Kühlung elektrischer Bauelemente 54
4 1 Leistungsbilanz 54
4 2 Thermische Ersatzschaltung 55
4 3 Maximal zulässige Verlustleistung 58
4 4 Thermische Stabilität 63
Vm Inhaltsverzeichnis
5 Rauschen in linearen Schaltungen 65
5 1 Was können wir messen? 65
5 2 Spektrale Rauschgrößen 66
5 3 Rauscharten 67
531 Thermisches Rauschen 67
532 Schrotrauschen 68
533 Funkelrauschen 68
5 4 Ersatzschaltungen 69
5 5 Rauschanalyse 70
5 6 Rausch-Kenngrößen 72
561 Signal-Rausch-Spannungsabstand 72
562 Rauschzahl und Rauschparameter 74
6 Numerische Berechnungsverfahren 76
6 1 Lineare Netze an Gleichspannung 76
611 Knoten-Potentialverfahren 76
612 Lösung des linearen Gleichungssystems 78
613 Gesteuerte Quellen 80
614 Ideale Spannungsquellen 81
6 2 Lineare Netze an Sinusspannung 83
6 3 Lineare Netze nach einem Schaltvorgang 83
631 Analyse im Zeitbereich 83
632 EULER-Verfahren 84
633 BDF-Verfahren 88
634 Anlaufrechnung 92
6 4 Nichtlineare Netze an Gleichspannung 94
641 NEWTON-Verfahren 94
642 Anwendung des NEWTON-Verfahrens 96
6 5 Nichtlineare Netze nach einem Schaltvorgang 99
6 6 Kombinierte Zeit-und Frequenzbereichsanalyse 102
661 Grenzen der Zeitbereichsanalyse 102
662 Methode des harmonischen Gleichgewichts 103
6 7 Berücksichtigung von Bauteiltoleranzen 108
671 Toleranzbeschreibung 108
672 Empfindlichkeitsanalyse 110
673 Ergiebigkeitsanalyse 112
7 Rückkopplung 114
7 1 Mit-und Gegenkopplung 114
7 2 Rückkopplungsschaltungen 119
7 3 Miller-und Bootstrap-Effekt 120
7 4 Über-alles-Gegenkopplung 122
7 5 Stabilität 123
751 Stabilisierung und Stabilität 123
752 Grundlegendes Stabilitätskriterium 124
753 NYQUlST-Kriterium 125
754 Stabilität von Verstärkern 127
Inhaltsverzeichnis
8 Beschreibung von Halbleiter-Bauelementen 130
8 1 Diode 130
811 Gleichstrom-Ersatzschaltung 130
812 Wechselstrom-Ersatzschaltung 135
813 Temperaturabhängigkeit 137
814 CAD-Modell i 139
815 Rausch-Ersatzschaltung 140
8 2 Bipolartransistor 141
821 Betriebs-und Schaltungsarten 141
822 Kennlinienfelder 142
823 Grenzwerte 144
824 Gleichstrom-Ersatzschaltung 145
825 Kleinsignal-Ersatzschaltung 146
826 CAD-Modell 149
827 Temperaturabhängigkeit 151
828 Rauschen 152
8 3 Feldeffekttransistor 153
831 Kennlinienfelder 153
832 Arbeitsbereich für Verstärkeranwendungen 156
833 Gleichstrom-Ersatzschaltung 157
834 Kleinsignal-Ersatzschaltung 157
835 CAD-Modell 159
836 Temperaturabhängigkeit 160
837 Rauschen 160
8 4 Vergleich von Bipolar-und Feldeffekttransistor 161
9 Grundschaltungen mit Transistoren 162
9 1 Grundschaltungen mit einzelnen Transistoren 162
911 Vergleich von Arbeitspunkten 162
912 Übertragungskennlinien der Emitter- bzw Sourceschaltung 163
913 Arbeitspunkteinstellung bei der Emitter- bzw Sourceschaltung 166
914 Klein-und Großsignalverhalten der Emitter-bzw Sourceschaltung 171
915 Kollektor-bzw Drainschaltung 178
916 Basis-bzw Gateschaltung 183
917 Obere Frequenzgrenzen 186
918 Vergleich der Grundschaltungen 192
919 Gegenkopplung 193
9 2 DARUNGTON-Schaltung - 199
9 3 Kaskode-Schaltung 201
9 4 Gegentaktanordnungen 203
9 5 Differenzanordnungen 205
951 Aufbau und Prinzip - 205
952 Kleinsignalverhalten ' 206
953 Übertragungskennlinie und Großsignalverhalten 209
954 Driftunterdrückung 211
9 6 Kopplung von Grundschaltungen 212
961 Wechselstromkopplung 213
962 Gleichstromkopplung 214
X Inhaltsverzeichnis
10 Verstärker 216
10 1 Operationsverstärker 216
10 1 1 Idealer Operationsverstärker 217
10 1 2 Realer Operationsverstärker 218
10 1 3 Rückgekoppelte Operationsverstärker 222
10 1 4 Invertierender und nichtinvertierender Verstärker 223
10 2 Verstärkung von Gleichgroßen 226
10 3 Verstärkung von niederfrequenten Wechselgrößen 227
10 4 Verstärkung von hochfrequenten Wechselgrößen 228
10 5 Selektiv- und Breitbandverstärker 228
10 6 Rauscharme Verstärker 229
10 7 Leistungsverstärker 230
10 7 1 Betriebsarten 231
10 7 2 Linearisierung 233
11 Rechenschaltungen 235
11 1 Addierer 235
11 2 Subtrahierer 236
11 3 Integrierer 237
12 Transformationsschaltungen 238
r 12 1 Spannung-Spannung-Wandler 238
12 2 Strom-Spannung-Wandler 239
12 3 Spannung-Strom-Wandler 241
12 4 Strom-Strom-Wandler 242
12 5 Spannung-Widerstand-Wandler 245
12 6 Negativ-Impedanz-Konverter 246
12 7 Gyrator 249
13 Konstantquellen 251
13 1 Konstantspannungsquellen 251
13 1 1 Stabilisierung mit einer Diode 251
13 1 2 Bandabstand-Referenz 254
13 2 Konstantstromquellen 255
13 2 1 Realisierung mit einer Stabilisierungsschaltung 255
13 2 2 Realisierung mit einem Stromspiegel 258
14 Filter 259
7x~14 1 Filter 1 Ordnung 259
14 1 1 Tiefpass 259
14 1 2 Hochpass 260
14 2 Filter 2 Ordnung 261
14 2 1 Bandpass 261
14 2 2 Bandsperre 266
14 2 3 Tiefpass 267
14 2 4 Hochpass 272
14 2 5 Realisierung von Tiefpass und Hochpass 272
14 3 Filter höherer Ordnung 276
Inhaltsverzeichnis XI
i 4_15 Oszillatoren 277
15 1 Schwingbedingung 277
15 2 RC-Oszillatoren 278
15 3 IC-Oszillatoren 281
15 4 Quarzoszillatoren 283
A1: Rechenoperationen mit Matrizen 286
A2: Das Programm ZWEITOR 287
Lösungen der Aufgaben 289
Literatur 305
Sachverzeichnis 309 |
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| title_sub | Entwurf, Berechnung und Simulation ; mit 97 durchgerechneten Beispielen und 110 Aufgaben mit Lösungen |
| topic | Schaltungsentwurf (DE-588)4179389-4 gnd Analogschaltung (DE-588)4122796-7 gnd |
| topic_facet | Schaltungsentwurf Analogschaltung Aufgabensammlung Lehrbuch |
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