Elementare Elektronik: mit Grundlagen der Elektrotechnik
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Würzburg
Vogel
2003
|
| Edition: | 7., überarb. Aufl. |
| Series: | Vogel-Fachbuch : Elektronik
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 382 S. zahlr. graph. Darst. |
| ISBN: | 3802319443 9783802319440 |
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KLAUS BEUTH/OLAF BEUTH
ELEMENTARE
ELEKTRONIK
MIT GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK
7., UEBERARBEITETE AUFLAGE
VOGEL BUCHVERLAG
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
1 ELEKTRISCHE GRUNDGROESSEN 15
1.1 ELEKTRISCHE LADUNG 15
1.2 ELEKTRISCHE SPANNUNG 17
1.3 ELEKTRISCHER STROM 20
1.4 ELEKTRISCHER WIDERSTAND 22
1.5 ELEKTRISCHER LEITWERT 23
1.6 LEITER UND NICHTLEITER 23
1.6.1 SPEZIFISCHER WIDERSTAND 23
1.6.2 LEITFAEHIGKEIT 24
1.7 WIDERSTAND UND TEMPERATUR 25
2 ELEKTRISCHE STROMKREISE 27
2.1 OHMSCHES GESETZ 27
2.2 UNVERZWEIGTE STROMKREISE, REIHENSCHALTUNG 28
2.3 VERZWEIGTE STROMKREISE, PARALLELSCHALTUNG 30
2.4 WIDERSTANDSNETZWERKE 32
2.5 VORWIDERSTAENDE 32
2.6 SPANNUNGSTEILER 33
2.6.1 UNBELASTETER SPANNUNGSTEILER 33
2.6.2 BELASTETER SPANNUNGSTEILER 33
2.7 BRUECKENSCHALTUNG 35
3 ARBEIT UND LEISTUNG BEI GLEICHSTROM 37
3.1 ELEKTRISCHE ARBEIT 37
3.2 ELEKTRISCHE LEISTUNG 38
3.3 WIRKUNGSGRADE 39
4 SPANNUNGSERZEUGER 41
4.1 URSPANNUNG UND INNENWIDERSTAND 41
4.2 ERSATZSPANNUNGSQUELLE 42
4.3 REIHENSCHALTUNG VON SPANNUNGSERZEUGERN 43
4.4 PARALLELSCHALTUNG VON SPANNUNGSERZEUGERN 44
5 ELEKTRISCHES FELD 45
5.1 GRUNDLAGEN 45
5.2 KAPAZITAET, LADUNG, ENERGIE 47
5.3 KONDENSATOREN AN GLEICHSPANNUNG 49
6 MAGNETISCHES FELD 53
6.1 GRUNDLAGEN 53
6.2 DAUERMAGNETISMUS 54
6.3 MAGNETISCHE KREISE 55
6.4 KRAFTWIRKUNG MAGNETISCHER FELDER 57
6.5 INDUKTION UND SELBSTINDUKTION 59
6.6 ABSCHIRMUNG MAGNETISCHER FELDER 62
6.7 SPULEN AN GLEICHSPANNUNG 62
7
7 WECHSELSPANNUNG UND WECHSELSTROM 65
7.1 SINUSFOERMIGE WECHSELSPANNUNGEN 65
7.2 SINUSFOERMIGE WECHSELSTROEME 68
7.3 LINIENDIAGRAMM UND PHASENVERSCHIEBUNG 69
7.4 ZEIGERDIAGRAMME 69
7.5 NICHTSINUSFOERMIGE WECHSELGROESSEN 71
8 BLINDWIDERSTAENDE UND SCHEINWIDERSTAND 73
8.1 INDUKTIVER BLINDWIDERSTAND UND BLINDLEITWERT 73
8.2 KAPAZITIVER BLINDWIDERSTAND UND BLINDLEITWERT 74
8.3 SCHEINWIDERSTAND UND SCHEINLEITWERT 77
9 ARBEIT UND LEISTUNG BEI WECHSELSTROM 79
9.1 ELEKTRISCHE LEISTUNG 79
9.2 ELEKTRISCHE ARBEIT 81
10 MEHRPHASENWECHSELSTROM (DREHSTROM) 83
10.1 DREHSTROMSYSTEME 83
10.2 ANWENDUNGEN 83
10.3 STERNSCHALTUNG 84
10.4 DREIECKSCHALTUNG 85
10.5 LEISTUNG UND ARBEIT BEI DREHSTROM 86
11 LINEARE UND NICHTLINEARE WIDERSTAENDE 89
11.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN 89
11.2 FESTWIDERSTAENDE 90
11.2.1 EIGENSCHAFTEN VON FESTWIDERSTAENDEN 90
11.2.2 BAUARTEN VON FESTWIDERSTAENDEN 94
11.3 EINSTELLBARE WIDERSTAENDE 97
11.4 HEISSLEITERWIDERSTAENDE (NTC-WIDERSTAENDE) 100
11.5 KALTLEITERWIDERSTAENDE (PTC-WIDERSTAENDE) 101
11.6 SPANNUNGSABHAENGIGE WIDERSTAENDE (VDR) 104
12 KONDENSATOREN UND SPULEN 107
12.1 KONDENSATOREN 107
12.1.1 EIGENSCHAFTEN VON KONDENSATOREN 107
12.1.2 BAUARTEN VON KONDENSATOREN 110
12.2 SPULEN 116
12.2.1 EIGENSCHAFTEN VON SPULEN 116
12.2.2 BAUARTEN VON SPULEN 117
13 FREQUENZABHAENGIGE ZWEI- UND VIERPOLE 119
13.1 ALLGEMEINES 119
13.2 REIHENSCHALTUNG VON R UND * 119
13.3 REIHENSCHALTUNG VON R UND L 121
13.4 RC-GLIED 121
13.5 CR-GLIED 123
13.6 RL-GLIED 125
13.7 LR-GLIED 126
13.8 RC-GLIED ALS INTEGRIERGLIED 127
13.8.1 ARBEITSWEISE 127
13.8.2 INTEGRATIONSVORGANG 127
13.9 CR-GLIED ALS DIFFERENZIERGLIED 129
13.9.1 ARBEITSWEISE 129
13.9.2 DIFFERENTIATIONSVORGANG 130
8
14 HALBLEITERDIODEN 131
14.1 ARBEITSWEISE VON HALBLEITERDIODEN 131
14.2 BAUARTEN VON HALBLEITERDIODEN 134
14.2.1 FLAECHENDIODEN 134
14.2.2 SPITZENDIODEN 135
14.2.3 LEISTUNGSDIODEN (GLEICHRICHTER) 136
14.3 KENNWERTE UND GRENZWERTE 136
14.4 PRUEFEN VON HALBLEITERDIODEN 137
14.5 HALBLEITERDIODEN ALS GLEICHRICHTER 139
14.5.1 EINWEG-GLEICHRICHTERSCHALTUNG (EINPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG ML)
139
14.5.2 SIEBKETTE 141
14.5.3 MITTELPUNKT-ZWEIWEG-GLEICHRICHTERSCHALTUNG
(ZWEIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG M2) 141
14.5.4 BRUECKEN-ZWEIWEG-GLEICHRICHTERSCHALTUNG (ZWEIPULS-BRUECKENSCHALTUNG
*2). 142
14.5.5 MEHRPHASEN-GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN 143
15 HALBLEITERDIODEN MIT SPEZIELLEN EIGENSCHAFTEN 145
15.1 Z-DIODEN 145
15.1.1 ARBEITSWEISE 145
15.1.2 KENNLINIEN, KENNWERTE, GRENZWERTE 146
15.1.3 ANWENDUNGEN 149
15.2 KAPAZITAETSDIODEN 151
15.2.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 151
15.2.2 KENNLINIEN, KENNWERTE, GRENZWERTE 152
16 BIPOLARE TRANSISTOREN 155
16.1 BAUARTEN BIPOLARER TRANSISTOREN 156
16.2 NPN-TRANSISTOREN 157
16.3 PNP-TRANSISTOREN 159
16.4 KENNLINIEN, KENNWERTE, GRENZWERTE 160
16.4.1 KENNLINIEN 160
16.4.2 KENNWERTE 163
16.4.3 GRENZWERTE 165
16.4.4 DATENBLAETTER 166
16.5 TRANSISTORKUEHLUNG 166
16.6 VERSTAERKER-GRUNDSCHALTUNGEN 168
16.6.1 VERSTAERKERSTUFE IN EMITTERSCHALTUNG 168
16.6.2 VERSTAERKERSTUFE IN BASISSCHALTUNG 170
16.6.3 VERSTAERKERSTUFE IN KOLLEKTORSCHALTUNG 171
16.7 TRANSISTOR ALS SCHALTER 172
16.7.1 UBERSTEUERUNGSZUSTAND UND SAETTIGUNGSSPANNUNGEN 172
16.7.2 TRANSISTOR-SCHALTERSTUFEN 173
17 UNIPOLARE TRANSISTOREN 175
17.1 SPERRSCHICHT-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 175
17.1.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 175
17.1.2 KENNLINIEN, KENNWERTE, GRENZWERTE 178
17.1.3 ANWENDUNGEN 180
17.2 M OS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 180
17.2.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 180
17.2.2 KENNLINIEN, KENNWERTE, GRENZWERTE 183
17.2.3 ANWENDUNGEN 186
17.3 DUAL-GATE-MOS-FET 188
18 VERSTAERKERSCHALTUNGEN 189
18.1 WECHSELSPANNUNGSVERSTAERKER 189
9
18.1.1 ANFORDERUNGEN 189
18.1.2 MEHRSTUFIGE VERSTAERKER 191
18.1.3 LEISTUNGSVERSTAERKER 192
18.2 GLEICHSPANNUNGSVERSTAERKER 192
18.3 DIFFERENZVERSTAERKER 192
18.4 OPERATIONSVERSTAERKER 193
18.4.1 EINFUEHRUNG 193
18.4.2 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 194
18.4.3 IDEALER OPERATIONSVERSTAERKER 197
18.4.4 REALER OPERATIONSVERSTAERKER 198
18.4.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 198
19 KIPPSCHALTUNGEN 201
19.1 BISTABILE KIPPSTUFE 201
19.1.1 SCHALTUNG UND ARBEITSWEISE 201
19.1.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 203
19.2 MONOSTABILE KIPPSTUFE 205
19.2.1 SCHALTUNG UND ARBEITSWEISE 205
19.2.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 207
19.3 ASTABILE KIPPSCHALTUNG (MULTIVIBRATOR) 209
19.3.1 SCHALTUNG UND ARBEITSWEISE 209
19.3.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 212
19.4 SCHMITT-TRIGGER 213
19.4.1 SCHALTUNG UND ARBEITSWEISE 213
19.4.2 ANWENDUNGSBEISPIELE 215
20 OSZILLATORSCHALTUNGEN 217
20.1 PRINZIP EINER OSZILLATORSCHALTUNG 217
20.2 MEISSNER-OSZILLATOR 218
20.3 HARTLEY-OSZILLATOR (INDUKTIVER DREIPUNKTOSZILLATOR) 219
20.4 COLPITTS-OSZILLATOR (KAPAZITIVER DREIPUNKTOSZILLATOR) 219
20.5 QUARZOSZILLATOREN 219
21 STABILISIERUNGSSCHALTUNGEN 221
21.1 SCHALTUNG ZUR SPANNUNGSSTABILISIERUNG 221
21.2 SCHALTUNG ZUR STROMSTABILISIERUNG 223
22 INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 225
22.1 ALLGEMEINES 225
22.2 INTEGRATIONSTECHNIKEN 226
22.2.1 MONOLITHTECHNIK 226
22.2.2 HYBRIDTECHNIK 230
22.3 ANALOGE UND DIGITALE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 231
22.3.1 DIGITALE 1* 231
22.3.2 ANALOGE 1* 232
22.4 INTEGRATIONSGRAD UND PACKUNGSDICHTE 233
22.5 VOR- UND NACHTEILE INTEGRIERTER SCHALTUNGEN 233
22.6 PROGRAMMIERBARE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 234
23 THYRISTOREN 237
23.1 VIERSCHICHTDIODEN (THYRISTORDIODEN) 237
23.1.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 237
23.1.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 240
23.1.3 ANWENDUNGEN 240
23.2 THYRISTOREN (RUECKWAERTSSPERRENDE THYRISTORTRIODEN) 240
23.2.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 240
23.2.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 244
23.2.3 ANWENDUNGSBEISPIELE 246
10
23.3 THYRISTORTETRODEN 249
23.3.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 249
23.3.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 250
23.3.3 ANWENDUNGEN 250
24 DIAC UND TRIAC 251
24.1 DIAC 251
24.1.1 ZWEIRICHTUNGSDIODEN 251
24.1.2 ZWEIRICHTUNGS-THYRISTORDIODEN 253
24.1.3 ANWENDUNGEN VON DIAC 254
24.2 TRIAC 254
24.2.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 254
24.2.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 257
24.3 STEUERUNGEN MIT DIAC UND TRIAC 258
25 OPTOELEKTRONIK 261
25.1 INNERER FOTOELEKTRISCHER EFFEKT 261
25.2 FOTOWIDERSTAENDE 262
25.2.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 262
25.2.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 263
25.2.3 ANWENDUNGEN 264
25.3 FOTOELEMENTE UND SOLARZELLEN 264
25.3.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 264
25.3.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 267
25.3.3 ANWENDUNGEN 267
25.4 FOTODIODEN 268
25.4.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 268
25.4.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 269
25.4.3 ANWENDUNGEN 269
25.5 FOTOTRANSISTOREN 270
25.5.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 270
25.5.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 271
25.5.3 ANWENDUNGEN 271
25.6 LEUCHTDIODEN 271
25.6.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 271
25.6.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 272
25.6.3 ANWENDUNGEN 273
25.7 OPTO-KOPPLER 273
25.7.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 273
25.7.2 KENNWERTE UND GRENZWERTE 274
25.7.3 ANWENDUNGEN 274
26 HALBLEITERBAUELEMENTE MIT SPEZIELLEN EIGENSCHAFTEN 275
26.1 HALLGENERATOREN 275
26.1.1 HALLEFFEKT 275
26.1.2 HALLSPANNUNG 275
26.1.3 AUFBAU 276
26.1.4 KENNWERTE UND GRENZWERTE 277
26.1.5 ANWENDUNGEN 278
26.2 FELDPLATTEN 278
26.2.1 AUFBAU 279
26.2.2 ARBEITSWEISE 279
26.2.3 KENNWERTE UND GRENZWERTE 280
26.2.4 ANWENDUNGEN 281
26.3 MAGNETDIODEN 281
26.3.1 AUFBAU 281
11
26.3.2 ARBEITSWEISE 282
26.3.3 KENNWERTE UND GRENZWERTE 282
26.3.4 ANWENDUNGEN 283
26.4 DRUCKABHAENGIGE HALBLEITERBAUELEMENTE 283
26.4.1 PIEZOEFFEKT 283
26.4.2 PIEZOHALBLEITER 284
26.5 FLUESSIGKRISTALL-BAUTEILE 284
26.5.1 FLUESSIGE KRISTALLE 284
26.5.2 AUFBAU VON ANZEIGEBAUTEILEN 284
26.5.3 ANWENDUNGEN 286
27 DIGITALE GRUNDSCHALTUNGEN 287
27.1 GRUNDBEGRIFFE 287
27.1.1 ANALOGE UND DIGITALE SIGNALE 287
27.1.2 LOGISCHE ZUSTAENDE 0 UND 1 289
27.2 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN 289
27.2.1 UND-VERKNUEPFUNG 289
27.2.2 ODER-VERKNUEPFUNG 292
27.2.3 VERNEINUNG 293
27.2.4 NAND-VERKNUEPFUNG 294
27.2.5 NOR-VERKNUEPFUNG 295
27.2.6 EXKLUSIV-ODER-GLIED (XOR) 296
28 DIGITALE CODES 297
28.1 DARSTELLUNG VON ZIFFERN UND ZAHLEN 297
28.1.1 DUALES ZAHLENSYSTEM 297
28.1.2 BCD-CODE (8-4-2-1-CODE) 299
28.2 WEITERE BINAERCODES 300
29 SCHALTUNGSANALYSE 301
29.1 ALLGEMEINES 301
29.2 SOLL-VERKNUEPFUNG 301
29.3 IST-VERKNUEPFUNG 303
30 SCHALTALGEBRA 305
30.1 GRUNDLAGEN 305
30.2 BESTIMMUNG DER FUNKTIONSGLEICHUNG EINER SCHALTUNG 306
30.3 DARSTELLUNG DER SCHALTUNG NACH DER FUNKTIONSGLEICHUNG 307
30.4 FUNKTIONSGLEICHUNG UND KONTAKTSCHEMA 307
30.5 NUTZUNGSMOEGLICHKEITEN DER SCHALTALGEBRA 308
31 SCHALTUNGSSYNTHESE 309
32 SCHALTKREISFAMILIEN 313
32.1 SCHALTUNGEN IN RELAIS-TECHNIK 313
32.2 DTL-TECHNIK 313
32.3 TTL-TECHNIK 315
32.4 MOS-TECHNIK 316
32.5 ECL-TECHNIK 318
32.6 PEGELANGABEN LOW UND HIGH 318
32.7 POSITIVE UND NEGATIVE LOGIK 320
33 FLIPFLOPS 321
33.1 EIGENSCHAFTEN VON FLIPFLOPS 321
33.2 SR-FLIPFLOPS 323
33.3 T-FLIPFLOPS 324
33.4 JK-FLIPFLOPS 325
12
33.5 MASTER-SLAVE-FLIPFLOPS 326
33.6 ANWENDUNGEN 326
34 DIGITALE AUSWAHL- UND VERBINDUNGSSCHALTUNGEN 327
34.1 DATENSELEKTOR, MULTIPLEXER, DEMULTIPLEXER 327
34.1.1 4-BIT-ZU-L-BIT-DATENSELEKTOR 327
34.1.2 2 X 4-BIT-ZU-4-BIT-DATENSELEKTOR 328
34.1.3 4 X 8-BIT-ZU-8-BIT-DATENSELEKTOR 328
34.1.4 L-BIT-ZU-4-BIT-DEMULTIPLEXER 329
34.2 ADRESSDECODIERER 330
34.3 BUSSCHALTUNGEN 331
35 REGISTER- UND SPEICHERSCHALTUNGEN 333
35.1 SCHIEBEREGISTER 333
35.2 FLIPFLOP-SPEICHER 337
35.3 SCHREIB-LESE-SPEICHER (RAM) 339
35.3.1 SPEICHERAUFBAU 339
35.3.2 SPEICHERKENNGROESSEN 342
35.4 FESTWERTSPEICHER (ROM) 343
35.5 PROGRAMMIERBARER FESTWERTSPEICHER (PROM) 344
35.6 LOESCHBARE PROGRAMMIERBARE FESTWERTSPEICHER 345
35.7 MAGNETKERNSPEICHER 347
36 ZAEHLERSCHALTUNGEN 349
36.1 FREQUENZTEILER 349
36.2 VORWAERTSZAEHLER 351
36.3 RUECKWAERTSZAEHLER 352
36.4 ZAEHLDEKADEN 352
37 D/A-UMSETZER, A/D-UMSETZER 355
37.1 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER (D/A-UMSETZER) 355
37.1.1 PRINZIP DER DIGITAL-ANALOG-UMSETZER 355
37.1.2 D/A-UMSETZER MIT GESTUFTEN WIDERSTAENDEN 357
37.2 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER (A/D-UMSETZER) 357
37.2.1 PRINZIP DER ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG 357
37.2.2 EIGENSCHAFTEN VON A/D-UMSETZERN 357
38 RECHENSCHALTUNGEN 359
38.1 HALBADDIERER 359
38.2 VOLLADDIERER 360
38.3 PARALLELADDIERSCHALTUNG 361
38.4 ADDIER-SUBTRAHIER-WERK 362
39 MIKROPROZESSOREN UND MIKROCOMPUTER 363
39.1 DER MIKROPROZESSOR ALS UNIVERSALSCHALTUNG 363
39.2 ARITHMETISCH-LOGISCHE EINHEIT (ALU) 363
39.3 VON DER ALU ZUM MIKROPROZESSOR 366
39.4 MIKROPROZESSORBAUSTEINE 367
39.4.1 MIKROPROZESSORTYPEN 367
39.4.2 MIKROPROZESSOR SAB 8080A 368
39.5 ZUSATZBAUSTEINE FUER MIKROPROZESSOREN 372
39.6 MIKROCOMPUTER (MIKROCONTROLLER) 373
STICHWORTVERZEICHNIS 375
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