Holdings: Handbuch Elektrotechnik

Handbuch Elektrotechnik: Grundlagen und Anwendungen für Elektrotechniker ; mit ... 287 Tabellen

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Bibliographic Details
Previous Title:	Vieweg-Handbuch Elektrotechnik
Other Authors:	Plaßmann, Wilfried 1942- (Editor)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Vieweg 2013
Edition:	6., neu bearb. Aufl.
Subjects:	Elektrotechnik - Lehrbuch Elektrotechnik Lehrbuch
Online Access:	Inhaltstext Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XXXVIII, 1143 S. Ill., graph. Darst., Kt. 25 cm
ISBN:	3834810215 9783834810212

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VII INHALTSVERZEICHNIS MATHEMATIK I ARITHMETIK. . 1 MENGEN . 2 AUSSAGEFORMEN UND LOGISCHE ZEICHEN. 2.1 AUSSAGEFORMEN . . . . 1 2.2 LOGISCHE ZEICHEN. . . 1 2.3 VOLLSTAENDIGE INDUKTION 2 3 EINTEILUNG DER ZAHLEN. . 2 4 GRUNDRECHENARTEN. . . . 3 5 GRUNDLEGENDE RECHENREGELN . 4 5.1 BUCHSTABENRECHNEN . . 4 5.2 KEHRWERT, QUERSUMME . 4 5.3 TEILBARKEITSREGELN . . . . . . 4 5.4 PUNKTRECHNUNG VORSTRICHRECHNUNG 4 5.5 POTENZRECHNUNG VORPUNKTRECHNUNG . 4 5.6 GRUNDGESETZE DERADDITION UNDMULTIPLIKATION. 5 5.7 INDIZES, SUMMENZEICHEN, PRODUKTZEICHEN . . . 5 5.8 BINOMISCHE FORMELN . 5 5.9 IFAKULTAETEN, BINOMIALKOEFFIZIENTEN UNDPASCALSCHES DREIECK. 6 5.10 BINOMISCHER LEHRSATZ. . . . 6 6 POTENZ- UND WURZELRECHNUNG 7 6.1 DEFINITION DERPOTENZ . . . . 7 6.2 REGELN DERPOTENZRECHNUNG . 7 6.3 DEFINITION DERWURZEL. . . . 9 6.4 REGELN DERWURZELRECHNUNG . 9 7 DEZIMALZAHLEN UND DUALZAHLEN. II 7.1 DEZIMALSYSTEM . II 7.2 DUALSYSTEM. 11 7.3 RUNDEN . 12 8 LOGARITHMEN . . . 12 8.1 DEFINITION DESLOGARITHMUS . 12 8.2 SPEZIELLE BASEN. . . . . . . 12 8.3 REGELN DERLOGARITHMENRECHNUNG . I3 8.4 ZUSAMMENHANG VONLOGARITHMEN MITVERSCHIEDENEN BASEN I3 8.5 DEKADISCHE LOGARITHMEN . . . 14 9 UNGLEICHUNGEN . . . . . . . . . 14 9.1 DEFINITIONEN UNDRECHENREGELN 14 9.2 ABSOLUTBETRAG . 15 9.3 INTERVALLE . 15 10 KOMPLEXE ZAHLEN . . 16 10.1 ALGEBRAISCHE FORM 16 10.2 TRIGONOMETRISCHE FORM . 17 10.3 ADDIEREN UNDSUBTRAHIEREN KOMPLEXER ZAHLEN . 17 10.4 MULTIPLIZIEREN KOMPLEXER ZAHLEN 18 10.5 DIVIDIEREN KOMPLEXER ZAHLEN . 18 10.6 POTENZIEREN KOMPLEXER ZAHLEN. 19 10.7 RADIZIEREN KOMPLEXER ZAHLEN . 19 10.8 EULERSCHE FORMEL . 20 11 GLEICHUNGEN . 20 1 GLEICHUNGSARTEN . . . . . . 20 2 AEQUIVALENTE UMFORMUNGEN. 22 3 LINEARE GLEICHUNGEN . 22 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4 PROPORTIONEN. 5 QUADRATISCHE GLEICHUNGEN. 5.1 DEFINITIONEN. 5.2 LOESUNGSVERFAHREN . . . . 5.2.1 NORMALFORM . 5.2.2 ALLGEMEINE FORMEN. 5.2.3 ZERLEGUNG INLINEARFAKTOREN . 5.3 SATZVONVIETA FUERQUADRATISCHE GLEICHUNGEN . 6 ALGEBRAISCHE GLEICHUNGEN HOEHEREN GRADES . 6.1 KUBISCHE GLEICHUNGEN. . . 6.2 POLYNOMDIVISION . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 GLEICHUNGEN VIERTEN GRADES . . . . . . . . . 6.4 GLEICHUNGEN N-TEN GRADES . . . . . . . . . . 6.5 SATZVONVIETA FUERGLEICHUNGEN N-TENGRADES. 7 AUFALGEBRAISCHE GLEICHUNGEN ZURUECKFUEHRBARE GLEICHUNGEN. 7.1 BRUCHGLEICHUNGEN . . . . . 7.2 WURZELGLEICHUNGEN . 8 TRANSZENDENTE GLEICHUNGEN. 8.1 EXPONENTIALGLEICHUNGEN. 8.2 LOGARITHMISCHE GLEICHUNGEN. 8.3 TRIGONOMETRISCHE GLEICHUNGEN. 9 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME . . . 9.1 DEFINITIONEN. 9.2 ZWEI LINEARE GLEICHUNGEN MITZWEIVARIABLEN. 9.3 DREILINEARE GLEICHUNGEN MITDREIVARIABLEN 9.4 MATRIZEN UNDDETERMINANTEN. 23 23 23 24 24 25 25 25 26 26 27 27 29 29 30 30 30 31 31 32 32 33 33 33 34 35 III PLANIMETRIE . . . . . . . . . 1 GERADEN UNDSTRECKEN . 2 WINKEL . 3 PROJEKTION. 4 GEOMETRISCHE OERTER 5 DREIECKE . 5.1 ALLGEMEINE DREIECKE. 5.2 GLEICHSCHENKLIGE DREIECKE. 5.3 GLEICHSEITIGE DREIECKE. . . 5.4 RECHTWINKLIGE DREIECKE . . 5.5 BESONDERE GERADEN, STRECKEN UNDKREISE. 5.6 FLAECHENSAETZE IMRECHTWINKLIGEN DREIECK 6 VIERECKE . 6.1 ALLGEMEINE VIERECKE. 6.2 TRAPEZE. 6.3 PARALLELOGRAMME. 6.4 RHOMBEN 6.5 RECHTECKE. 6.6 QUADRATE. 6.7 DRACHEN . 6.8 SEHNENVIERECKE 6.9 TANGENTENVIERECKE. 40 40 41 42 43 43 43 44 44 44 44 46 48 48 48 49 49 49 49 50 50 50 50 52 52 52 53 53 53 54 7 REGULAERE N-ECKE 8 POLYGONE . 9 KREISE . 9.1 DEFINITIONEN. 9.2 KREISSEKTOREN 9.3 KREISSEGMENTE . 9.4 KREISE UNDGERADEN 9.5 BOGENMASS. INHALTSVERZEICHNIS IX 10 SYMMETRIE . 54 10.1 PUNKTSYMMETRIE . . 54 10.2 ACHSENSYMMETRIE . 54 11 AEHNLICHKEIT. . . . . . 54 11.1 ZENTRISCHE STRECKUNG 54 11.2 STRAHLENSAETZE . . . 55 11.3 AEHNLICHE FIGUREN . 55 IV STEREOMETRIE. 56 1 PRISMEN . 56 1.1 ALLGEMEINE PRISMEN. 56 1.2 PARALLELEPIPED UNDWUERFEL. 57 2 ZYLINDER . 57 2.1 ALLGEMEINE ZYLINDER 57 2.2 GERADE KREISZYLINDER . 57 2.3 HOHLZYLINDER . . . . . 58 3 PYRAMIDEN . 58 3.1 ALLGEMEINE PYRAMIDEN 58 3.2 GERADE QUADRATISCHE PYRAMIDEN . 59 4 KEGEL. . 59 4.1 ALLGEMEINE KEGEL. . 59 4.2 GERADE KREISKEGEL 59 5 CAVALIERISCHES PRINZIP. 59 6 KUGELN. 59 6.1 DEFINITIONEN . 59 6.2 KUGELSEGMENTE . 61 6.3 KUGELSEKTOREN 61 6.4 KUGELSCHICHTEN . 61 V FUNKTIONEN. . . . . . . . 62 1 DEFINITION UNDDARSTELLUNGEN VONFUNKTIONEN . 62 1.1 DEFINITIONEN . 62 1.2 FUNKTIONSGLEICHUNG. . . . . 62 1.3 GRAPH EINERFUNKTION . . . . 63 1.4 WERTETABELLE EINERFUNKTION. 63 2 VERHALTEN VONFUNKTIONEN . 63 2.1 MONOTONE FUNKTIONEN. . . 63 2.2 SYMMETRISCHE FUNKTIONEN. 64 2.3 BESCHRAENKTE FUNKTIONEN. 64 2.4 INJEKTIVE FUNKTIONEN . 64 2.5 SURJEKTIVE FUNKTIONEN. . 65 2.6 BIJEKTIVE FUNKTIONEN . . 65 2.7 PERIODISCHE FUNKTIONEN . 65 2.8 UMKEHRFUNKTIONEN . 65 2.9 REELLEUNDKOMPLEXE FUNKTIONEN 66 3 EINTEILUNG DERELEMENTAREN FUNKTIONEN. 66 4 GANZERATIONALE FUNKTIONEN 67 4.1 KONSTANTE FUNKTIONEN. . 67 4.2 LINEARE FUNKTIONEN . . . 68 4.3 QUADRATISCHE FUNKTIONEN 69 4.4 KUBISCHE FUNKTIONEN . . 73 4.5 GANZERATIONALE FUNKTIONEN N-TENGRADES 73 4.6 HORNER-SCHEMA. . . . . . . . . . 74 5 GEBROCHENE RATIONALE FUNKTIONEN . 75 5.1 NULLSTELLEN, POLE,ASYMPTOTEN. 75 5.2 PARTIALBRUCHZERLEGUNG . 78 6 IRRATIONALE FUNKTIONEN . . . . . 79 X INHALTSVERZEICHNIS 7 TRANSZENDENTE FUNKTIONEN 80 7.1 EXPONENTIALFUNKTIONEN. 80 7.2 LOGARITHMUSFUNKTIONEN 81 VI TRIGONOMETRIE . 82 1 DEFINITION DERTRIGONOMETRISCHEN FUNKTIONEN. 82 2 TRIGONOMETRISCHE FUNKTIONEN FUERBELIEBIGE WINKEL 83 3 BEZIEHUNGEN FUERDENGLEICHEN WINKEL . . . . 84 4 GRAPHEN DERTRIGONOMETRISCHEN FUNKTIONEN 85 5 REDUKTIONSFORMELN . . . . . 86 6 ADDITIONSTHEOREME . . . . . 86 7 SINUSSATZ UNDKOSINUSSATZ . 87 8 ARKUSFUNKTIONEN . . . 88 VII ANALYTISCHE GEOMETRIE. 90 1 KOORDINATENSYSTEME . 90 1.1 KARTESISCHES KOORDINATENSYSTEM DEREBENE. 90 1.2 POLARKOORDINATENSYSTEM DEREBENE. . . . . . . . . . . . . . 90 1.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN KARTESISCHEN UNDPOLARKOORDINATEN . 91 1.4 KARTESISCHES KOORDINATENSYSTEM DESRAUMS 92 2 GERADEN . 92 2.1 GERADENGLEICHUNGEN . 92 2.2 ABSTAENDE . 94 3 KREISE . 95 3.1 KREISGLEICHUNGEN . 95 3.2 BERECHNUNG VONKREISEN. 96 4 KUGELN . 97 5 KEGELSCHNITTE 97 5.1 ELLIPSEN . 98 5.2 HYPERBELN. 99 5.3 PARABELN . 101 5.4 ANWENDUNGEN. 102 6 VEKTOREN . 103 6.1 DEFINITIONEN. . . 103 6.2 MULTIPLIKATION EINESVEKTORS MITEINEM SKALAR 103 6.3 ADDITION UNDSUBTRAKTION ZWEIER VEKTOREN . 103 6.4 KOMPONENTENDARSTELLUNG VONVEKTOREN INDEREBENE 104 6.5 KOMPONENTENDARSTELLUNG VONVEKTOREN IMRAUM. 104 6.6 SKALARPRODUKT . 105 6.7 VEKTORPRODUKT. . . . . . . . . . . 106 6.8 SPATPRODUKT . . . . . . . . . . . . 106 VIII DIFFERENTIAL- UNDINTEGRALRECHNUNG. 107 1 FOLGEN . 107 1.1 GRUNDBEGRIFFE . . . . 107 1.2 ARITHMETISCHE FOLGEN 108 1.3 GEOMETRISCHE FOLGEN. 108 1.4 GRENZWERT EINER FOLGE . 108 1.5 TABELLE EINIGER GRENZWERTE. 109 1.6 DIVERGENTE FOLGEN. 109 2 REIHEN . 109 2.1 DEFINITIONEN. . . . . 109 2.2 ARITHMETISCHE REIHEN 110 2.3 GEOMETRISCHE REIHEN 1L1 2.4 HARMONISCHE REIHEN. 1L1 2.5 ALTERNIERENDE REIHEN. 112 3 GRENZWERTE VONFUNKTIONEN. 112 3.1 GRENZWERT ANEINERENDLICHEN STELLE. 112 INHALTSVERZEICHNIS XI 3.2 EINSEITIGE GRENZWERTE. 112 3.3 GRENZWERT IMUNENDLICHEN 113 3.4 RECHENREGELN FUERGRENZWERTE 113 3.5 UNBESTIMMTE AUSDRUECKE 113 3.6 STETIGKEIT EINERFUNKTION 114 3.7 UNSTETIGKEITSSTELLEN . . . 114 4 ABLEITUNG EINER FUNKTION . 115 4.1 DEFINITIONEN . 115 4.2 DIFFERENTIATIONSREGELN . . 116 4.3 HOEHERE ABLEITUNGEN. . . . 118 4.4 ABLEITUNGEN EINIGER ALGEBRAISCHER FUNKTIONEN . 118 4.5 ABLEITUNGEN EINIGER TRANSZENDENTER FUNKTIONEN. 118 4.5.1 TRIGONOMETRISCHE FUNKTIONEN. 118 4.5.2 LOGARITHMUSFUNKTIONEN . . . . 119 4.5.3 EXPONENTIALFUNKTIONEN . . . . 119 4.5.4 ZUSAMMENFASSENDE UEBERSICHT. 120 4.6 SEKANTEN UNDTANGENTEN. . . . . . . . 120 4.7 EXTREMWERTE VONFUNKTIONEN . . . . . 120 4.8 KRUEMMUNGSVERHALTEN VONFUNKTIONEN. 121 4.9 WENDEPUNKTE VONFUNKTIONEN . 121 4.10 KURVENDISKUSSION. . . . . . . . . . . 122 4.11 ANWENDUNGSBEISPIELE . . . . . . . . . . . . . . 122 4.12 NAEHERUNGSVERFAHREN ZURNULLSTELLENBESTIMMUNG . 123 4.12.1 REGULA FALSI . 123 4.12.2 NEWTONSCHES VERFAHREN 124 5 INTEGRALRECHNUNG. . . . . 124 5.1 UNBESTIMMTES INTEGRAL . . . . . 124 5.2 INTEGRATIONSREGELN . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.3 UNBESTIMMTE INTEGRALE EINIGER ALGEBRAISCHER FUNKTIONEN. 127 5.4 UNBESTIMMTE INTEGRALE EINIGER TRANSZENDENTER FUNKTIONEN 127 5.5 BESTIMMTES INTEGRAL. . . . . . . . . . . . . . . 127 5.6 HAUPTSATZ DERDIFFERENTIAL- UNDINTEGRALRECHNUNG. 128 5.7 EIGENSCHAFTEN DESBESTIMMTEN INTEGRALS . . 128 5.8 EINIGE ANWENDUNGEN DERINTEGRALRECHNUNG 129 6 FUNKTIONENREIHEN 131 6.1 DEFINITIONEN 131 6.2 POTENZREIHEN . 132 6.3 FOURIER-REIHEN 133 ANHANG A SYMBOLE UND BEZEICHNUNGSWEISEN . 137 B DASGRIECHISCHE ALPHABET. . . . . . 139 PHYSIK 11 EINFUEHRUNG . 1 PHYSIKALISCHE GROESSEN. 1.1 SKALARE. 1.2 VEKTOREN. 2 SI- SYSTEM . MECHANIK . 1 KINEMATIK DESMASSENPUNKTES. 1.1 EINDIMENSIONALE BEWEGUNGEN. 1.1.1 GESCHWINDIGKEIT . 1.1.2 BESCHLEUNIGUNG. 1.L.3 FREIERFALL . . . . . . 1.1.4 SENKRECHTER WURF. . . 1.2 ZUSAMMENGESETZTE BEWEGUNGEN. 1.2.1 SCHIEFER WURF . . . . . 141 141 141 141 141 142 142 142 142 143 143 144 144 145 I XII INHALTSVERZEICHNIS 1.3 KREISBEWEGUNG. 1.3.1 BAHNGESCHWINDIGKEIT . . 1.3.2 WINKELGESCHWINDIGKEIT. 1.3.3 KREISFREQUENZ. 1.3.4 WINKELBESCHLEUNIGUNG 2 DYNAMIK . 2.1 NEWTONSEHE AXIOME. . . . . . 2.2 KRAFT . 2.2.1 ZERIEGUNG UNDZUSAMMENSETZUNG VONKRAEFTEN. 2.2.2 SCHIEFE EBENE. . . . . . . . 2.2.3 KRAEFTEBEIKREISBEWEGUNGEN. . . . 2.3 IMPULS . 2.3.1 IMPULSERHALTUNGSSATZ. 2.4 ARBEIT, LEISTUNG, WIRKUNGSGRAD UNDENERGIE 2.4.1 ARBEIT. 2.4.2 LEISTUNG, WIRKUNGSGRAD. 2.4.3 ENERGIE. 2.5 STOSSPROZESSE . . . . . . . . 2.5.1 ELASTISCHER STOSS. . 2.5.2 INELASTISCHER STOSS. 2.6 ROTATION. 2.6.1 DREHMOMENT . 2.6.2 MASSENMITTELPUNKT, SCHWERPUNKT 2.6.3 DREHIMPULS. 2.6.4 TRAEGHEITSMOMENT. 2.6.5 ROTATIONSENERGIE 2.7 GRAVITATION. 3 ELASTISCHE VERFORMUNG FESTER KOERPER 4 MECHANIK DERRUHENDEN FLUESSIGKEITEN UND GASE . 4.1 DRUCK . 4.2 KOMPRESSIBILITAET. 4.3 VOLUMENAUSDEHNUNG . 4.4 HYDROSTATISCHER DRUCK INFLUESSIGKEITEN. 4.5 SCHWEREDRUCK INGASEN 4.6 AUFTRIEB. 5 HYDRODYNAMIK. 5.1 KONTINUITAETSGLEICHUNG 5.2 BERNOULLI-GLEICHUNG . 5.3 INNERE REIBUNG 146 146 146 146 146 147 147 147 147 148 149 150 150 150 150 151 152 152 152 152 153 153 153 154 154 155 156 156 157 157 157 157 157 158 158 158 158 158 159 III THERMODYNAMIK. 1 GRUNDBEGRIFFE. 2 TEMPERATUR. 2.1 EINHEITEN 2.2 TEMPERATURMESSUNG . 3 THERMISCHE AUSDEHNUNG. 3.1 FESTESTOFFE . 3.2 FLUESSIGKEITEN. 3.3 GASE. 4 IDEALE GASE . . . 4.1 ALLGEMEINE ZUSTANDSGLEICHUNG IDEALER GASE 4.2 KINETISCHE GASTHEORIE . . . . . . 4.3 WAERMEENERGIE. 4.4 ZUSTANDSAENDERUNGEN IDEALER GASE. 4.5 KREISPROZESSE. 5 WAERMEUEBERTRAGUNG 5.1 WAERMELEITUNG . . 5.2 WAERMESTROEMUNG . 5.3 WAERMESTRAHLUNG. 159 159 159 159 160 160 160 160 161 161 161 162 162 163 164 164 164 165 165 IV SCHWINGUNGEN . 1 FREIE UNGEDAEMPFTE HARMONISCHE SCHWINGUNGEN 2 GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN. . . . . . . . . . . . . . . 165 165 166 INHALTSVERZEICHNIS XIII 3 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN . 4 UEBERLAGERUNG HARMONISCHER SCHWINGUNGEN . 4.1 SCHWINGUNGSRICHTUNG PARALLEL ZUEINANDER . 4.2 SCHWINGUNGSRICHTUNG SENKRECHT ZUEINANDER 166 167 167 168 V WELLEN . 1 HARMONISCHE WELLEN 1.1 AUSBREITUNG. 1.2 INTERFERENZ. 2 HUYGENSCHES PRINZIP 2.1 REFLEXION. 2.2 BRECHUNG. 2.3 BEUGUNG. 3 DOPPLEREFFEKT. VI AKUSTIK . 1 SCHALLAUSBREITUNG 2 REFLEXION, TRANSMISSION, ABSORPTION 3 ULTRASCHALL 169 169 169 170 171 171 172 172 173 174 174 175 175 VII OPTIK . 1 EIGENSCHAFTEN DESLICHTES. 2 GEOMETRISCHE OPTIK. . . 2.I REFLEXION DESLICHTES . 2.2 BRECHUNGSGESETZ 2.3 OPTISCHE GERAETE. 3 WELLENOPTIK . 3.I INTERFERENZ 3.2 BEUGUNG. 4 PHOTOMETRIE . 4.1 STRAHLUNGSPHYSIKALISCHE GROESSEN, 4.2 LICHTTECHNISCHE GROESSEN . 5 LICHT ALSKORPUSKEL . 176 176 176 176 178 182 184 184 185 186 187 188 189 VIII ANHANG. A PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN B ZAHLENWERTE PHYSIKALISCHER GROESSEN. 191 191 192 WERKSTOFFKUNDE I STOFFE . . 193 1 EIGENSCHAFTEN DER STOFFE . 193 2 ATOMBAU UND PERIODENSYSTEM . 193 3 AUFBAU DER FESTEN KOERPER . 196 4 CHEMISCHE GRUNDZUSAMMENHAENGE 198 5 ELEKTROCHEMIE . . . . . 200 11 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT . 201 1 LEITUNGSMECHANISMUS . 201 2 ISOLATOR . 202 3 HALBLEITER. . 202 4 NORMALLEITER 203 5 SUPRALEITER 203 6 HALLEFFEKT . . 204 XIV INHALTSVERZEICHNIS 111 ELEKTRISCHE LEITER . 1 NORMALLEITER . 2 HALBLEITER. 3 SUPRALEITER. IV MAGNETISCHE LEITFAEHIGKEIT. 1 MODELLVORSTELLUNG. . . . . 2 VERHALTEN VONMATERIE IMMAGNETFELD . 3 MAGNETISIERUNG. 4 MAGNETISIERUNGSKURVE . 5 PERMEABILITAET V MAGNETIKA. . 1 METALLOXIDE (FERRITE) . 2 WEICHMAGNETIKA . 3 HARTMAGNETIKA (DAUERMAGNETE) VI DIELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN. . 1 MODELLVORSTELLUNGEN ZURDIELEKTRISCHEN POLARISATION. 2 DIELEKTRISCHE MATERIALEINTEILUNG 3 ELEKTRISCHE MATERIALEINTEILUNG . . . . VII DIELEKTRIKA. 1 NATUERLICHE ANORGANISCHE DIELEKTRIKA. 2 NATUERLICHE ORGANISCHE DIELEKTRIKA . . 3 KUENSTLICHE ANORGANISCHE DIELEKTRIKA. 4 KUENSTLICHE ORGANISCHE DIELEKTRIKA . 5 SILIKONE . 205 205 206 209 209 209 210 211 211 212 214 214 214 220 223 223 224 224 226 226 228 228 229 230 I GRUNDLAGEN DERELEKTROTECHNIK I GRUNDBEGRIFFE . 1 AUFBAU DERATOME 2 LADUNGSTRAEGER 3 SPANNUNG . 4 STROM . 4.1 BEWEGUNG VONLADUNGSTRAEGERN . 4.2 STROMSTAERKE. 4.3 STROMDICHTE . . . . . . . . . . 5 DASOHMSEHE GESETZ. . . . . . . . . . 6 SPEZIFISCHER WIDERSTAND, LEITFAEHIGKELT. . 7 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DESELEKTRISCHEN WIDERSTANDES VONMETALLEN . DERGLEICHSTROMKREIS. . 1 ZAEHLPFEILSYSTEME . . . . 2 KIRCHHOFFSCHE GESETZE . 2.1 KNOTENREGEL . . . . . 2.2 MASCHENREGEL . . . . 3 SCHALTUNG VONWIDERSTAENDEN . 3.1 REIHENSCHALTUNG. 3.2 PARALLELSCHALTUNG. 3.3 STERN-DREIECK UMWANDLUNG . 3.4 MESSBEREICHSERWEITERUNG. 3.4.1 VOLTMETER . 3.4.2 AMPEREMETER. 231 231 231 231 231 231 232 232 232 232 233 234 234 234 234 234 235 235 235 235 236 236 237 11 INHALTSVERZEICHNIS XV 4 REALESPANNUNGSQUELLE . . . . . . . . 4.1 KOMBINATION VONSPANNUNGSQUELLEN . 4.1.1 REIHENSCHALTUNG. 4.1.2 PARALLELSCHALTUNG. 5 ERSATZSTROMQUELLE . . . . . 6 NETZWERKBERECHNUNG . . . 6.1 GEMISCHTE SCHALTUNGEN. 6.2 UEBERLAGERUNGSVERFAHREN . 6.3 ERSATZSPANNNUNGSQUELLE . 6.4 NICHTLINEARE GLEICHSTROMKREISE 7 ENERGIE, LEISTUNG, WIRKUNGSGRAD . 7.1 LEISTUNGSANPASSUNG . . . . . . . . 7.2 LEISTUNGSVERLUST AUFLEITUNGEN . 7.3 WIRKUNGSGRAD. 7.4 UMWANDLUNG ELEKTRISCHER ENERGIE. 7.4.1 WAERME . 7.4.2 MECHANISCHE ENERGIE. III DASELEKTRISCHE FELD. . 1 GRUNDGROESSEN. 1.1 KRAEFTE ZWISCHEN LADUNGEN 1.2 FELDSTAERKE. 1.3 FELDLINIEN. 1.4 POTENTIAL, SPANNUNG. 1.5 AEQUIPOTENTIALLINIEN. 1.6 ELEKTRISCHER FLUSS. . . . . . . . . . . . 1.7 ENERGIE GELADENER TEILCHEN IMELEKTRISCHEN FELD. 2 MATERIE IMELEKTRISCHEN FELD. 2.1 LEITER. 2.2 NICHTLEITER. 3 KONDENSATOREN. 3.1 KAPAZITAET. . 3.1.1 PLATTENKONDENSATOR. 3.1.2 SPEZIELLE KONDENSATOREN . 3.2 SCHALTUNGEN MITKONDENSATOREN. . 3.2.1 REIHENSCHALTUNG. 3.2.2 PARALLELSCHALTUNG. 3.2.3 GEMISCHTE SCHALTUNGEN. . . 3.3 ENERGIE DESELEKTROSTATISCHEN FELDES. . . 3.4 LADEN UNDENTLADEN EINES KONDENSATORS. 3.5 RE-REIHENSCHALTUNG IV DASMAGNETISCHE FELD. 1 FELDLINIEN. 1.1 DAUERMAGNET. 1.2 STROMDURCHTLOSSENE LEITER. 1.3 STROMDURCHTLOSSENE SPULE. 1.4 MAGNETFELD DERERDE . . . 2 MAGNETISCHE GRUNDGROESSEN. 2.1 FELDSTAERKE. . 2.2 FLUSS, FLUSSDICHTE. . . . . 3 KRAEFTEIMMAGNETFELD . . . . 3.1 KRAEFTEAUFBEWEGLICHE LADUNGSTRAEGER 3.2 STROMDURCHTLOSSENER LEITER . . . . . 3.3 MAGNETISCHES MOMENT . . . . . . . 3.4 KRAEFTEZWISCHEN ZWEIPARALLELEN LEITERN . 3.5 HALL-EFFEKT. 4 ENERGIE DESMAGNETFELDES. 5 MATERIE IMMAGNETFELD 5.1 DIAMAGNETISMUS. 5.2 PARAMAGNETISMUS. 5.3 FERROMAGNETISMUS. 5.3.1 MAGNETISIERUNGSKURVE HYSTERESE 5.3.2 VERLAUF DERPERMEABILITAET . 237 237 238 238 238 238 239 239 240 240 241 241 242 242 242 242 242 243 243 243 244 244 244 245 245 245 246 246 246 246 247 247 247 248 248 248 249 249 250 251 252 252 252 252 252 253 253 253 256 257 257 257 258 258 259 260 260 261 261 262 262 263 XVI INHALTSVERZEICHNIS V 5.3.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT . 5.3.4 MAGNETOSTRIKTION 5.4 ANTIFERROMAGNETISMUS. 5.5 FERRIMAGNETISMUS. 6 MAGNETISCHE KREISE. . . . 6.1 MAGNETISCHE SPANNUNG. 6.2 MAGNETISCHER WIDERSTAND 6.3 UNVERZWEIGTE KREISE. 6.4 VERZWEIGTE KREISE . INDUKTION . 1 INDUKTION BEIAENDERUNG DERFLAECHE 2 INDUKTION BEIAENDERUNG DESMAGNETFELDES 3 DIEINDUKTIVITAET EINERSPULE. . . . . 3.1 SELBSTINDUKTION. 3.2 GEGENINDUKTION . . . . . . . . . . 3.3 ENERGIE IMMAGNETFELD EINER SPULE. 3.4 EIN-UNDAUSSCHALTVORGAENGE . . . . 3.5 ZUSAMMENSCHALTEN VONINDUKTIVITAETEN . VI WECHSELSTROM. 1 GRUNDBEGRIFFE DESWECHSELSTROMS. . . 1.1 ERZEUGUNG EINER SINUSFOERMIGEN WECHSELSPANNUNG 1.2 PHASENVERSCHIEBUNG. 1.3 EFFEKTIVWERT. 1.4 DARSTELLUNGSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 ZEIGERDARSTELLUNG VONSINUSGROESSEN . . . . . . 1.4.2 DARSTELLUNG VONSINUSGROESSEN INDERKOMPLEXEN ZAHLENEBENE . 2 GRUNDSCHALTELEMENTE IMWECHSELSTROMKREIS 2.1 OHMSCHER WIDERSTAND. 2.2 KAPAZITAET. 2.3 SPULE . 3 SCHALTUNGEN VONWECHSELSTROMWIDERSTAENDEN. 3.1 REIHENSCHALTUNG VONWECHSELSTROMWIDERSTAENDEN. 3.1.1 WIRKWIDERSTAND UNDINDUKTIVITAET. . . . . 3.1.2 WIRKWIDERSTAND UNDKAPAZITAET. . . . . . . 3.1.3 WIRKWIDERSTAND, INDUKTIVITAET UNDKAPAZITAET 3.2 PARALLELSCHALTUNG VONWECHSELSTROMWIDERSTAENDEN . 3.2.1 WIRKWIDERSTAND UNDINDUKTIVITAET. . . . . . 3.2.2 WIRKWIDERSTAND UNDKAPAZITAET. . . . . . . 3.2.3 WIRKWIDERSTAND, INDUKTIVITAET UNDKAPAZITAET 3.3 GEMISCHTE SCHALTUNGEN . . . . . . . . . 4 PASSIVEFILTER . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 HOCHPASSSCHALTUNG MITRC-UNDRL-GLIED 4.2 TIEFPASSSCHALTUNG MITRC-UNDRL-GLIED . 4.3 BANDPASSSCHALTUNG . 5 SCHWINGKREISE. 5.1 REIHENRESONANZ . . 5.2 PARALLELRESONANZ . . 6 LEISTUNG UNDARBEIT IMWECHSELSTROMKREIS . 6.1 LEISTUNG UNDARBEIT BEIPHASENGLEICHHEIT VONSPANNUNG UNDSTROM . 6.2 LEISTUNG UNDARBEIT BEIPHASENVERSCHIEBUNG VONSPANNUNG UNDSTROM 6.3 LEISTUNG INKOMPLEXER SCHREIBWEISE . . . . . . 6.4 LEISTUNGSFAKTOR . . . . . . . . . . . . . . . . VII DREHSTROM . 1 ERZEUGUNG VONMEHRPHASIGEM WECHSELSTROM. 2 PHASENVERKETTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 STERNSCHALTUNG . . . . . . . . . 2.2 DREIECKSCHALTUNG. 3 LEISTUNG DESDREIPHASENSTROMS. 4 DASUNSYMMETRISCHE DREIPHASEN- SYSTEM 4.1 DASUNSYMMETRISCHE DREILEITERNETZ . 4.2 DASUNSYMMETRISCHE VIERLEITERNETZ . . . . 263 264 264 264 264 264 265 265 266 267 267 269 269 269 270 271 271 272 272 272 272 273 273 274 274 274 275 275 275 276 277 277 277 278 279 281 281 282 283 284 285 285 286 287 287 288 288 288 288 289 290 290 291 291 291 291 292 293 293 293 294 INHALTSVERZEICHNIS XVII I ELEKTRONIK I LEITUNGSMECHANISMEN BEI HALBLEITERN, PN-UEBERGANG . 297 1 EINFUEHRUNG INDIEHALBLEITERPHYSIK . 297 2 DER PN-UEBERGANG 299 11 DIODEN . 300 1 KENNLINIEN . 300 2 KENNDATEN UND GRENZWERTE 301 3 KENNZEICHNUNG VONHALBLEITER-BAUELEMENTEN . 304 4 DIODENARTEN. . . . . . 305 4.1 KAPAZITAETSDIODEN . . . 306 4.2 SCHALTERDIODEN . . . . 307 4.3 SCHOTTKY-DIODEN . . . 308 4.4 GLEICHRICHTER-DIODEN . 308 4.5 Z-DIODEN . 309 5 ANWENDUNGSSCHALTUNGEN . 310 5.1 BEGRENZERSCHALTUNGEN. . 310 5.2 GLEICHRICHTER . . . . . . . . . . . 311 5.2.1 EINWEGGLEICHRICHTER (MI). 311 5.2.2 MITTELPUNKTSCHALTUNG (M2) . . . . . 313 5.2.3 BRUECKENGLEICHRICHTERSCHALTUNG (B2). 314 5.3 SPANNUNGSVERVIELFACHER . . . . . . . . . . . . 316 5.4 DIODE ALSKONSTANTSPANNUNGSQUELJE (Z-DIODE) . 317 III MEHRSCHICHTDIODEN UND -TRIODEN , 318 1 VIERSCHICHTDIODEN . 319 2 THYRISTOREN. 320 3 DIAC . '" . 323 4 TRIAC . 324 5 SCHUTZ DER DIODEN UND TRIODEN 324 6 ZUENDMETHODEN . 325 IV TRANSISTOREN. . . . 327 1 BIPOLARE TRANSISTOREN. 327 L.L TRANSISTOREFFEKT . . . 327 1.2 TRANSISTORKENNLINIEN 328 1.3 KENN-UNDGRENZWERTE' D~S'T~A~;IS;O~S: 330 2 FELDEFFEKTTRANSISTOREN (FET). . . . . . . . . . . 334 2.1 AUFBAU UNDWIRKUNGSWEISE DESSPERRSCHICHT-FET . 334 2.2 AUFBAU UNDWIRKUNGSWEISE DESMOSFET . 336 2.3 KENNLINIEN VONFET. . . . . . . . 337 2.4 KENNWERTE VONFET. . . . . . . . 338 V BESONDERE HALBLEITER-BAUELEMENTE 343 1 UNIJUNCTION- TRANSISTOR (DOPPELBASISDIODE) 343 2 DARLINGTON- TRANSISTOR. 344 3 VMOS-TRANSISTOREN. . 345 4 SIPMOS- TRANSISTOREN. 346 5 IGBT . 347 VI ANALOGE VERSTAERKER 349 1 BIPOLARER TRANSISTOR ALSVERSTAERKER. 349 L.L GRUNDSCHALTUNGEN . . . . . 351 1.2 ARBEITSPUNKTSTABILISIERUNG . 353 1.3 EMITTERSCHALTUNGEN . . 357 1.4 KOLJEKTORSCHALTUNGEN . 359 1.5 BASISSCHALTUNG . . . . 360 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 2 FELDEFFEKT-TRANSISTOR ALSVERSTAERKER. . . . 2.1 ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG UND-STABILISIERUNG. 2.2 GRUNDSCHALTUNGEN VONFET 2.2.1 SOURCESCHA1TUNG. 2.2.2 DRAINSCHALTUNG 2.2.3 GATESCHALTUNG . 2.3 WEITERE ANWENDUNGEN. 3 MEHRSTUFIGE VERSTAERKER 361 361 363 364 366 367 368 370 VIIENDSTUFEN . . . . 1 BETRIEBSARTEN 2 SCHALTUNGEN. VIII OPERATIONSVERSTAERKER 1 EINFUEHRUNG. 2 DIFFERENZVERSTAERKER . 3 GRUNDLAGEN DESOP. 4 OPERATIONSVERSTAERKER ALSVERSTAERKER. 4.1 VERSTAERKER MITFREQUENZUNABHAENGIGER GEGENKOPPLUNG. 4.2 VERSTAERKER MITFREQUENZABHAENGIGER GEGENKOPPLUNG. 4.3 OPALSLEISTUNGSVERSTAERKER . . . . . 4.4 AKTIVE FILTERSCHALTUNGEN . . . . . . 375 375 375 380 380 380 381 384 384 387 389 390 IX ELEKTRONISCHE SCHALTER, KIPPSTUFEN . 1 TRANSISTOR ALSSCHALTER. . . . . . . . 2 KIPPSCHALTUNGEN MITTRANSISTOREN . 2.1 BISTABILE KIPPSTUFE. 2.2 MONOSTABILE KIPPSTUFE . . . . . . 2.3 ASTABILE KIPPSTUFE . . . . . . . . 2.4 TRIGGERSCHALTUNGEN. . . . . . . . 3 OPERATIONSVERSTAERKER ALSSCHALTER 4 KIPPSCHALTUNGEN MITOPERATIONSVERSTAERKER. 4.1 TRIGGERSCHALTUNGEN MITOPERATIONSVERSTAERKER. 4.2 ASTABILE KIPPSTUFE MITOPERATIONSVERSTAERKER . . 4.3 MONOSTABILE KIPPSTUFE MITOPERATIONSVERSTAERKER 4.4 BISTABILE KIPPSTUFE MITOPERATIONSVERSTAERKER. 5 ZEITGEBER 555 . . . . 6 TRIGGER TCA345A. X OSZILLATOREN. . . . . . . 1 ALLGEMEINES. 2 SINUSGENERATOREN (RC-OSZILLATOREN) . 3 FUNKTIONSGENERATOREN 391 391 395 395 396 397 397 398 399 399 400 401 401 402 403 403 403 404 406 XI SCHALTUNGSTECHNIKEN . . 1 INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 2 SMD-TECHNIK. XII OPTOELEKTRONIK. 1 GRUNDSAETZLICHE UEBERLEGUNGEN. 2 OPTOELEKTRONISCHE BAUELEMENTE. . . 2.1 FOTOWIDERSTAND (LDR- LIGHTDEPENDENT RESISTOR) . 2.2 FOTODIODE UNDFOTOELEMENT. . . . . . . 2.3 FOTOTRANSISTOREN . . . . . . . . . . . . 2.4 LUMINESZENZDIODEN UNDFLUESSIGKRISTALLE 3 ANZEIGEEINHEITEN. 4 SIGNALUEBERTRAGUNG MITOPTOKOPPLER . 5 FASEROPTISCHE UEBERTRAGUNGSMITTEL . . 407 407 409 411 411 411 411 412 414 415 417 418 419 INHALTSVERZEICHNIS XIX XIII ANALOG- DIGITAL- WANDLER 419 1 GRUNDLAGEN. . . . . . . 419 2 SPANNUNGS-FREQUENZ- WANDLER. 420 3 SAEGEZAHN VERFAHREN . 420 4 DUAL-SLOPE-VERFAHREN . 420 5 FLASH-WANDLER . 421 6 WANDLER NACHDEMWAEGEVERFAHREN . 421 7 INTEGRIERTE WANDLER . 422 XIV DIGITAL-ANALOG-WANDLER 422 1 GRUNDLAGEN. . . . . . . . 422 2 DI A-WANDLER-VARIANTEN 422 3 INTEGRIERTE WANDLER . 423 TECHNISCHE KOMMUNIKATIONTRECHNISCHES ZEICHNEN I GRUNDLAGEN DER ZEICHNERISCHEN DARSTELLUNG. 1 ZEICHENGERAETE. . . . . . . . . . . . . . . 2 NORMEN FUERTECHNISCHE ZEICHNUNGEN. . 3 NORMTEILE UNDKONSTRUKTIONSELEMENTE . 4 NUTZEN DERNORMUNG . . . . . . . . . . . 425 425 426 426 438 11 SCHALTUNGSUNTERLAGEN . . . . 1 SCHALTZEICHEN NACHDIN. . 2 ELEKTRISCHE BETRIEBSMITTEL 3 SCHALTUNGSUNTERLAGEN DERENERGIETECHNIK 4 SCHAITUNGSUNTERLAGEN DERELEKTRONIK . . . . . . . . . . 4.1 ALLGEMEINES. 4.2 SCHALTZEICHEN NACHDIN 40900 TEIL 12BINAERE ELEMENTE . 4.3 ENTWURF VONSCHALTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 VERDRAHTUNGSPLAN MITUNIVERSALPLATINEN . 4.3.2 ENTWURF UNDHERSTELLUNG GEDRUCKTER SCHALTUNGEN . 5 PROJEKTIERUNG. 438 441 444 446 449 450 450 453 453 453 455 III SCHALTUNGSSYNTHESE UND -ANALYSE. 1 BEISPIELE AUSDERELEKTROTECHNIK. 2 BEISPIELE AUSDERELEKTRONIK 455 455 455 IV CAD-TECHNIK . . . . . . . . . 1 ALLGEMEINES. 2 HARDWARE UNDSOFTWARE. . . 3 ERSTELLEN VONSCHALTPLAENEN . 4 ERSTELLEN VONLAYOUTS. . . . . . 5 ANWENDUNGEN INDERELEKTRONIK. 6 AUSWAHL VONCAD-SYSTEMEN. . . 458 458 458 458 458 461 461 XX INHALTSVERZEICHNIS I DATENTECHNIK I DIGITALTECHNIK . . . . . . . . . . . . 1 GRUNDBEGIFFE DERDIGITALTECHNIK 2 LOGISCHE GRUNDSCHALTUNGEN . . . 2.1 GRUNDVERKNUEPFUNGEN. . . . . . 2.1.1 NICHT-VERKNUEPFUNG. 2.1.2 UND-VERKNUEPFUNG . 2.1.3 ODER-VERKNUEPFUNG 2.2 REALISIERUNGSMOEGLICHKEITEN LOGISCHER VERKNUEPFUNGEN. 3 SCHALTALGEBRA . . . . . . . . . . . . . 3.1 ALLGEMEINES. 3.2 NORMALFORM EINERBINAEREN FUNKTION 3.2.1 DISJUNKTIVE NORMALFORM. . 3.2.2 KONJUNKTIVE NORMALFORM . 3.2.3 UMWANDELN DERGLEICHUNG INSCHALTZEICHEN . 3.2.4 SCHALTUNGSMINIMIERUNG MITHILFEDERSCHALTALGEBRA 3.2.5 UMSETZUNG INNAND-ODERNOR-TECHNIK. 3.2.6 KV-TABELLE . 3.2.7 ANALYSE LOGISCHER SCHALTUNGEN . 3.2.8 SYNTHESE LOGISCHER SCHALTUNGEN . . . . . . 4 ZAHLENSYSTEME INDERDIGITAL- UNDDATENVERARBEITUNG. 4.1 DUALSYSTEM. 4.1.1 BILDUNG DERDUALZAHLEN UNDUMWANDLUNG INDEZIMALZAHLEN. 4.1.2 UMWANDLUNG DEZIMAL NACHDUAL. 4.2 HEXADEZIMALSYSTEM. 4.3 RECHNEN MITDUALZAHLEN . . . . 4.4 ZAHLEN INRECHENANLAGEN . . . . 4.4.1 DARSTELLUNG VONZAHLEN 4.4.2 EINER- UNDZWEIERKOMPLEMENT. . . 4.4.3 SUBTRAKTION MITHILFEDESKOMPLEMENTS . 5 CODES. 5.1 ALLGEMEINES . 5.2 BINAER-CODE. 5.3 BCD-CODE . 5.3.1 BCD-DUAL-CODE 5.3.2 3-EXCESS-CODE. 5.3.3 AIKEN-CODE. 5.4 GRAY-CODE . 5.5 CODIERUNG ALPHANUMERISCHER ZEICHEN. 5.6 FEHLERERKENNUNG UNDREDUNDANZ . 5.6.1 EINFACHE PRUEFUNG AUFPARITAET. 5.6.2 KREUZSICHERUNGSPRUEFUNG. 5.6.3 HAMMING-CODE . 6 DIGITALE GRUNDSCHALTUNGEN 6.1 ALLGEMEINES. 6.2 SCHALTNETZE . . . . . . . 6.2.1 RECHENNETZE . . 6.2.1.1 HALBADDIERER. 6.2.1.2 VOLLADDIERER . 6.2.1.3 SERIELLER N-BIT-ADDIERER. 6.2.1.4 PARALLELER N-BIT-ADDIERER . 6.2.1.5 SUBTRAHIERER . . . . . . . 6.2.1.6 ADDIERER FUERBCD-DUALZAHLEN 6.2.2 KOMPARATOREN. 6.2.2.1 EINFACHER KOMPARATOR . . . . 6.2.2.2 KOMPARATOR MITGROESSER- UNDKLEINER-VERGLEICH. 6.2.3 CODEWANDLER UNDDECODER. 6.2.3.1 CODEWANDLER . . . . . 6.2.3.2 I-AUS-N-DECODER . 6.2.4 MULTIPLEXER UNDDEMULTIPLEXER 6.2.4.1 MULTIPLEXER. . 6.2.4.2 DEMULTIPLEXER . . . . 465 465 466 466 466 466 467 467 469 469 469 469 470 470 470 470 473 473 474 476 476 476 476 478 478 478 478 480 480 481 481 481 481 481 481 482 482 483 484 484 485 485 486 486 486 486 486 486 487 488 488 489 489 489 490 491 491 492 492 493 494 INHALTSVERZEICHNIS XXI 6.3 SCHALTWERKE. . . . . . . . . . . 6.3.1 SPEICHERBAUSTEINE . . . . . . 6.3.1.1 ALLGEMEINES FLIPFLOP 6.3.1.2 RS-FLIPFLOP. . . . . 6.3.1.3 FLIPFLOPS MITDOMINIERENDEN EINGAENGEN 6.3.1.4 D-FLIPFLOP. . . . . . . . 6.3.1.5 JK-FLIPFLOP . 6.3.1.6 MASTER-SLAVE-JK-FLIPFLOP . . . . 6.3.1.7 T-FLIPFLOP . 6.3.2 GRUNDSCHALTUNGEN AUSSPEICHERBAUSTEINEN. 6.3.2.1 REGISTER. . . . 6.3.2.2 SCHIEBEREGISTER . . . . . . . . 6.3.2.3 FREQUENZTEILER . . . . . . . . . 6.3.2.4 ZAEHLER. . . . . . . . . . . . . 6.3.2.4.1 ASYNCHRONER ZAEHLER. 6.3.2.4.2 ASYNCHRONER BCD-VORWAERTSZAEHLER. 6.3.2.4.3 SYNCHRONER DUAL-VORWAERTS-I-ZAEHLER. 6.3.2.4.4 ZAEHLER FUERMEHRERE DECADEN . 6.4 SONDERSCHALTUNGEN . . . . . 6.4.1 MONOFLOPS . . . . . . . . . . . . . 6.4.2 ASTABILE KIPPSTUFEN . . . . . . . . 494 494 494 495 495 495 496 496 497 497 497 498 499 500 500 502 503 503 504 504 505 11 INTEGRIERTE SCHALTKREISE DERDIGITALTECHNIK. 1 ALLGEMEINES. 2 UMGANG MITINTEGRIERTEN SCHALTUNGEN. . . 3 DATENUNDBEGRIFFE DERLOGIKSCHALTUNGEN 3.1 GRENZ- UNDKENNDATEN 3.2 PEGEL . 3.3 STAERSICHERHEIT . . . 3.4 LASTEINHEIT . . . . 3.5 TEMPERATURBEREICH 3.6 GATTERLAUFZEIT . . . 3.7 VERLUSTLEISTUNG . . 4 TTL-FAMILIE. . 4.1 EIGENSCHAFTEN UNDKENNDATEN . 4.2 STANDARD-TTL. . 4.3 SCHALTUNGEN MIT3-STATE . . . . . . . . 4.4 SCHOTTKY-TTL UNDLOW-POWER-SCHOTKY , 5 EMITTERGEKOPPELTE LOGIK . . . 6 INTEGRIERTE MOS-SCHALTUNGEN 6.1 NMOS- UNDPMOS-TECHNIK 6.2 CMOS . 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 506 506 507 507 507 507 508 508 508 509 509 510 .510 510 513 514 514 514 515 515 515 517 518 518 519 519 519 520 521 521 521 525 528 531 4000-SERIE. . . . . CMOS-SCHALTER . . HIGH-SPEED-CMOS. BICMOS . 7 INTERFACESCHALTUNGEN . . . . . 8 ANWENDUNGSSPEZIFISCHE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN. 8.1 ALLGEMEINES. 8.2 KUNDENSPEZIFISCHE IC'S. . . . . 8.3 PROGRAMMIERBARE LOGIKBAUSTEINE 8.3.1 PROM . 8.3.2 PAL . 8.3.3 GAL . 8.3.4 PLSI,ISPLSI . 9 GEHAEUSE . III MIKROCOMPUTERTECHNIK . 1 KOMPONENTEN EINESMIKROCOMPUTERS . 2 MIKROPROZESSOREN. 2.1 ALLGEMEINES. 2.2 ARCHITEKTUR. 2.3 UEBERSICHT GAENGIGER MIKROPROZESSOREN . 532 532 532 532 532 534 INHALTSVERZEICHNIS I(XII 2.4 8-BIT-MIKROPROZESSOREN. 2.4.1 8085-CPU. 2.4.2 BEISPIEL Z80CPU. 2.5 16-BIT-PROZESSOREN . 2.5.1 8086/80286. 2.5.2 ADRESSENBILDUNG 3 HALBLEITERSPEICHER . . . . . 3.1 ALLGEMEINES . 3.2 KENNDATEN UNDTECHNOLOGIE 3.3 BEDEUTUNG DERANSCHLUESSE . 3.4 ORGANISATION UNDAUFBAU . 3.4.1 BITORGANISIERTER UNDWORTORGANISIERTER SPEICHER. 3.4.2 SPEICHER MITADRESSENZWISCHENSPEICHER . 3.5 ZEITVERHALTEN. . . . . . . . . . 3.6 SPEICHERTYPEN . . . . . . . . . 3.6.1 FESTWERTSPEICHER. 3.6.1.1 MASKEN-ROM 3.6.1.2 PROM. . 3.6.1.3 EPROM . 3.6.1.4 EEPROM . 3.6.1.5 FLASH-EPROM. 3.6.2 SCHREIB-LESESPEICHER. 3.6.2.1 SRAM . 3.6.2.2 NVRAM. 3.6.2.3 DRAM. 3.6.2.4 PSRAM 3.7 SPEICHERERWEITERUNG . 3.8 ZENTRALSPEICHER. 4 PERIPHERIEBAUSTEINE. . . 4.1 ALLGEMEINES. 4.2 BUS-TREIBER . 4.3 EINFACHE E-/A-BAUSTEINE FUERDENPARALLELEN BETRIEB. 4.4 PROGRAMMIERBARE SCHNITTSTELLEN- BAUSTEINE . . . . . 4.5 ZEITGEBERBAUSTEINE . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 PROGRAMMIERBARER ETA-BAUSTEIN MITSPEICHER UNDZEITGEBER 4.7 EINGABE-AUSGABE-BAUSTEINE FUERDENSERIELLEN BETRIEB. 4.7.1 ALLGEMEINES . 4.7.2 USART . 4.8 BAUSTEINE MITSONDERFUNKTIONEN 5 MIKROCONTROLLER . . . . . 5.1 ALLGEMEINES . 5.2 8-BIT-MIKROCONTROLLER. 5.2.1 FUNKTIONSBESCHREIBUNG DESMC8051 5.2.2 EIN-I AUSGABEEINHEIT. 5.2.3 RESET-SCHALTUNG. 5.2.4 TAKTGENERATOR . . . . 5.2.5 STROMAUFNAHME . . . 5.2.6 TIMER. 5.2.7 UNTERBRECHUNGSSYSTEM 5.2.8 SPEICHER. 5.2.9 SERIELLE SCHNITTSTELLE. 5.3 16-BIT-MIKROCONTROLLER. 6 MASCHINENSPRACHE . 6.1 ALLGEMEINES. 6.2 MASCHINENCODE . . 6.3 BEFEHLSAUFBAU . . . 6.4 BEFEHLSDARSTELLUNG . 6.5 BEFEHLE. 6.5.1 BEFEHLSFUNKTIONEN . 6.5.2 ADRESSIERUNGSARTEN . . 6.6 BEFEHLSZYKLUS UNDBEFEHLSZEITEN . 6.6.1 BEFEHLSZYKLUS . 6.6.2 BEFEHLSZEITEN . . . . . . 7 BEFEHLSVORRAT . . . . . . . . . . . 8 HINWEISE ZURPROGRAMMIERUNG UNDPROGAMMBEISPIELE . 534 534 542 545 545 547 548 548 548 549 549 550 550 551 552 552 553 553 553 555 556 557 557 558 559 560 560 561 562 562 562 562 564 569 571 573 573 576 579 580 580 581 581 584 584 584 584 585 586 587 588 589 591 591 591 592 592 592 592 596 597 597 599 599 602 INHALTSVERZEICHNIS XXIII IV COMPUTERTECHNIK . . 603 1 KOMPONENTEN EINESCOMPUTERS 603 2 MASSENSPEICHER . . . . . . . . . 603 2.1 MAGNETPLATTEN. . . . . . . . . 603 2.1.1 DISKETTE UNDDISKETTENLAUFWERK . 603 2.1.2 FESTPLATTE UNDFESTPLATTENLAUFWERK 607 2.1.3 MAGNETBANDGERAETE . . 608 2.2 CD-ROM- UNDCD-LAUFWERK. 608 3 EINGABEGERAETE 609 3.1 TASTATUR. 609 3.2 MAUS . 610 4 AUSGABEGERAETE . 610 4.1 DATENSICHTGERAETE 610 4.1.1 MONITOR 610 4.1.2 LCD-BILDSCHIRM . 613 4.2 DRUCKER. . 613 4.2.1 TYPENRADDRUCKER. 613 4.2.2 MATRIXDRUCKER . . 613 4.2.3 TINTENSTRAHLRUCKER 613 4.2.4 LASERDRUCKER. 613 V PROGRAMMIERTECHNIK . 614 1 PROGRAMMIERSPRACHEN 614 1.1 ASSEMBLER 614 1.2 ADA . 614 1.3 ALGOL 615 1.4 BASIC. 615 1.5 C. 615 1.6 FORTRAN. 615 1.7 PASCAL . 615 1.8 PUM. 615 2 GRUNDLAGEN DERPROGRAMMIERUNG. 616 2.1 INTERPRETER . 616 2.2 COMPILER . 616 2.3 EDITOR. . 616 2.4 INTEGRIERTE ENTWICKLUNGSUMGEBUNG 616 2.5 METHODEN DERPROGRAMMENTWICKLUNG 617 2.6 PROBLEMBESCHREIBUNG . . . 617 2.7 TOP-DOWN-METHODE . 617 2.8 BOTTORN-UP-METHODE . . . 617 2.9 BEWERTUNG DERMETHODEN . 617 2.10 PROGRAMM-TEST . 618 VI DATENKOMMUNIKATION . . . . 618 1 EINFUEHRUNG. . . . . . . . . 618 1.1 WARUM DATENKOMMUNIKATION? 619 1.2 GESCHICHTE DERDATENKOMMUNIKATION 619 2 COMPUTERNETZWERKE . 620 2.1 PEER-TO-PEER-NETZ . . . . . 620 2.2 CLIENT/SERVER-NETZ . 620 3 EINTEILUNG VONNETZWERKEN. 620 3.1 AUSDEHNUNG . 620 3.2 DIENSTARTEN UNDVERBINDUNGEN. 621 3.2.1 VERBINDUNGSORIENTIERTER DIENST. 621 3.2.2 KANALVERMITTLUNG . . . . . 621 3.2.3 VERBINDUNGSLOSER DIENST . 621 3.2.4 PUNKT-ZU-PUNKT-KANAELE. 621 3.2.5 RUNDSENDEKANAELE . 621 3.3 BASISBAND - BREITBAND. . 622 3.4 FDM- DWDM -TDM. 622 4 NETZWERK-TOPOLOGIEN 623 4.1 STEMNETZ . 623 4.2 BUSNETZ. 623 4.3 RINGNETZ . 624 XXIV INHALTSVERZEICHNIS 4.4 BAUMNETZ . 624 4.5 VOLLVERBINDUNG 624 4.6 MISCHFORMEN 624 4.6.1 STEM-STERN-NETZ 624 4.6.2 STEM-BUS-NETZ . 625 4.7 SONDERFORMEN . . . . 625 4.7.1 LINIEN-NETZ. . 625 4.7.2 RING-NETZ . 625 5 DASOSI-REFERENZMODELL. 625 5.1 AUFTEILEN LANGER NACHRICHTEN. 626 5.2 SCHICHT 0:UEBERTRAGUNGSMEDIEN. 626 5.2.1 KOAXIALKABEL . . . . 626 5.2.2 TWISTED-PAIR-KABEL . 627 5.2.3 R145-STECKER . . . . . 627 5.2.4 LICHTWELLENLEITER (LWL). 627 5.2.5 ETHERNET-MEDIEN . 628 5.2.6 TRUKTURIERTE VERKABELUNG. 628 5.3 SCHICHT I:BITUEBERTRAGUNG 629 5.3.1 BILLSUNDBAUD . 629 5.3.2 MAXIMALE BITRATE . 629 5.3.3 BITKODIERUNGEN . . 629 5.3.3.1 V.24 . 629 5.3.3.2 MANCHESTER-KODIERUNG. 630 5.3.3.3 NRZI- NONRETURN TOZEROLLNVERT 630 5.3.3.4 4B/5B-CODE BILD(VI-32). 631 5.3.3.5 MLT3-KODIERUNG. . . 631 5.3.3.6 PAM-5-KODIERUNG . 631 5.3.3.7 128DSQ-KODIERUNG . 31 5.4 SCHICHT 2:DATENSICHERUNG . . . . 632 5.4.1 IEEE 802.3:CSMNCD . 632 5.4.1.1 FUNKTIONSWEISE . 632 5.4.1.2 LATECOLLISIONS . 633 5.4.1.3 AUTONEGOTIATION 633 5.4.2 IEEE 802.5:TOKEN RING. 633 5.5 SCHICHT 3:VERMITTLUNG . 634 5.5.1 INTERNET PROTOKOLL, VERSION 4(IPV4) 634 5.5.2 IP-ADRESSEN. . . . . . 634 5.5.2.1 SCHREIBWEISEN . 634 5.5.2.2 NETZMASKE . 634 5.5.2.3 HOST-ADRESSEN . 635 5.5.2.4 IP-ADRESSKLASSEN . 635 5.5.3 PRIVATE IP-ADRESSEN. . . . 635 5.5.4 NAT: NETWORK ADDRESS TRANSLATION. 636 5.5.5 ROUTER . 636 5.5.6 ROUTING-PROTOKOLLE 636 5.5.7 PAKETFILTER-FIREWALL 637 5.5.8 KOSTENABRECHNUNG. 637 5.5.9 IPV6 . 637 5.6 SCHICHT4:TRANSPORT . . . . 637 5.6.1 TCPILP . 637 5.6.2 ZIELE VONTCP/IP . 637 5.6.3 DASTCPILP-REFERENZMODELL. 638 5.6.4 TCPILP-SOCKET . 638 5.6.5 TCP:TRANSPORT CONTROL PROTOCOL. 638 5.6.6 UDP:USERDATAPROTOCOL . . 639 5.7 AUFGABEN DERSCHICHTEN 5-7. . . . . 639 5.7.1 DNS:DOMAIN NAME SERVICE 639 5.7.1.1 FUNKTIONSWEISE . . . 639 5.7.1.2 DNS-NAMEN . 640 5.7.2 DHCP: DYNAMIC HOSTCONFIGURATION PROTOCOL. 640 6 INDUSTRIAL ETHERNET. 641 7 LITERATUR . 641 INHALTSVERZEICHNIS XXV AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 1 EINFUEHRUNG. 2 AUTOMATISIERUNGSGERAETE . . . . . 3 GRUNDZUEGE DER SPS-NORM IEC61131-3 3.1 PROGRAMMORGANISATIONSKONZEPT . . . . . 3.2 DEKLARATION VONFB-UNDFC-BAUSTEINEN. 3.3 VARIABLEN . 3.4 PROGRAMMIERSPRACHEN. 4 PROGRAMMSTRUKTUREN . . 4.1 LINEARES PROGRAMM. . 4.2 GEGLIEDERTES PROGRAMM. 4.3 PARAMETRIERBARES PROGRAMM. 5 EINGABE- UNDAUSGABESIGNALE 5.1 BINAERE SIGNALE . 5.2 DIGITALE SIGNALE. . . . . . . 5.3 ANALOGE SIGNALE . . . . . . 6 EINGABE-/AUSGABEBAUGRUPPEN. 7 VERKNUEPFUNGSSTEUERUNGEN. 7.1 LOGISCHE GRUNDVERKNUEPFUNGEN INVERSCHIEDENEN DARSTELLUNGEN. . . . . 7.2 ZUSAMMENGESETZTE LOGISCHE GRUNDVERKNUEPFUNGEN . . . . . . . . . . . 7.3 SCHLIESSER- UNDOFFNERKONTAKTE, DRAHTBRUCHSICHERHEIT, ERDSCHLUSSGEFAHR . 7.4 SPEICHERFUNKTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 FLANKENAUSWERTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 DARSTELLUNG UNDEIGENSCHAFTEN ELEKTROPNEUMATISCHER STELLGLIEDER . 7.7 REGELN FUERDASUMSETZEN VONSCHUETZSCHALTUNGEN INSPS-PROGRAMME. 7.8 ZEITFUNKTIONEN . 7.9 ZAEHLERFUNKTIONEN . 7.10 VERGLEICHSFUNKTIONEN . 7.11 MOVE-FUNKTION . 7.12 ENIENO-MECHANISMUS. 8 AUFRUF UNDWERTUEBERGABEN ZWISCHENBAUSTEINEN NACH IEC61131-3. 8.1 AUFRUFHIERARCHIE DERBAUSTEINE P,FBUNDFC 8.2 AUFRUF VONFUNKTIONSBAUSTEINEN INFBS . 8.3 AUFRUF VONFUNKTIONSBAUSTEINEN INAWL 8.4 AUFRUF VONFUNKTIONEN INAWL . 9 ABLAUFSTEUERUNG . . . . . . . . . . . . . . 9.1 ABLAUF-FUNKTIONSPLAN. 9.2 GRAFISCHE DARSTELLUNG VONABLAUFSTEUERUNGSFUNKTIONEN 9.3 BETRIEBSARTENTEIL UNDBEDIENFELD . . . . . . . . . 10 KOMMUNIKATION INAUTOMATISIERUNGSSYSTEMEN . 10.1 BUSSYSTEME . 10.2 PROFINET - OFFENER INDUSTRIAL ETHERNET STANDARD. 10.3 OPC-TECHNOLOGIE. . . . . . . . . . . . . . . 11 STEUERUNGSSICHERHEIT. . . . . . . . . . . . . . . 11.1 EUROPAEISCHE RICHTLINIEN UNDSICHERHEITSNORMEN 11.2 SICHERHEITSBEGRIFF . . . . . . . . . . . . . . . 12 REGELUNGSTECHNISCHE GRUNDBEGRIFFE DERAUTOMATISIERUNGSTECHNIK . 12.1 UNTERSCHIED ZWISCHEN STEUERN UNDREGELN, REGELUNGSTECHNISCHE GROESSEN 12.2 REGLER-TECHNOLOGIEN . 13 REGELSTRECKEN . 13.1 BESPIELE FUERREGELSTRECKEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 BESCHREIBUNGSMITTEL ZURDARSTELLUNG VONREGELSTRECKENEIGENSCHAFTEN. 14 REGLER . 14.1 P-REGLER, P-REGELFUNKTION . 14.2 I-REGLER,I-REGELFUNKTION . 14.3 PI-REGLER, PI-REGELFUNKTION . 14.4 PIO-REGLER, PIO-REGELFUNKTION . 14.5 VERGLEICH DERVERSCHIEDENEN REGLERTYPEN 14.6 PID-REGLERBAUSTEIN FUERDIGITALE ABTASTREGELUNG 14.7 SPSALSKONTINUIERLICHER PIO-ABTASTREGLER . 643 643 644 644 645 646 649 650 650 650 650 651 651 651 651 651 652 652 652 654 654 655 655 656 657 657 658 659 660 660 660 660 660 661 661 661 662 665 667 667 667 669 670 671 671 673 673 675 675 675 676 679 680 681 681 683 683 683 685 XXVI INHALTSVERZEICHNIS 14.8 DIGITALER SCHRITTREGLER MITPI-VERHALTEN. . . 14.9 ZWEIPUNKTREGLER, ZWEIPUNKT-REGELFUNKTION. 14.10 REGELGUETE . . . . . . . . . . . . . . . . . 686 686 687 ] I REGELUNGSTECHNIK I EINFUEHRUNG . 689 690 690 690 690 690 691 692 692 692 692 692 693 693 693 693 693 693 694 695 695 695 696 696 696 696 696 698 698 699 700 700 700 702 702 702 702 702 702 703 703 704 707 707 707 707 708 708 11 STRUKTURBILD UNDUEBERTRAGUNGSGLIEDER 1 STRUKTURBILD . . . . . . . . . . . . . . . . 2 UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . . . . . . . . . . 3 KLASSIFIKATION VONUEBERTRAGUNGSGLIEDERN . 3.1 STATISCHE UNDDYNAMISCHE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 3.2 LINEARE UNDNICHTLINEARE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . 3.3 ZEITINVARIANTE UNDZEITVARIANTE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 3.4 KAUSALE UNDAKAUSALE UEBERTRAGUNGSGLIEDER . . . . . 4 BESCHREIBUNG VONUEBERTRAGUNGSGLIEDERN UMEINENARBEITSPUNKT 4.1 ARBEITSPUNKTEINES UEBERTRAGUNGSGLIEDES . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 LINEARISIERUNG UMDENARBEITSPUNKT . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 IMPULSANTWORT UNDSPRUNGANTWORT EINFACHER UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 5.1 P-GLIED. 5.2 I-GLIED. 5.3 D-GLIED. 5.4 7Z-GLIED. 5.5 PT,-GLIED 5.6 PT,-GLIED III UEBERTRAGUNGSVERHALTEN LINEARER, ZEITINVARIANTER UEBERTRAGUNGSGLIEDER 1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 FREQUENZGANGFUNKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 FREQUENZKENNLINIEN ELEMENTARER UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN . 3.1 VERSTAERKUNGSFAKTOR. 3.2 INTEGRIERER. 3.3 DIFFERENZIERER. 3.4 REELLER POL. . . . . 3.5 REELLENULLSTELLE . . . . . . . . 3.6 KONJUGIERT KOMPLEXES POLPAAR . . . . 3.7 KONJUGIERT KOMPLEXES NULLSTELLENPAAR 3.8 TOTZEIT. 3.9 ALLPASS ERSTERORDNUNG . 3.10 ALLPASS ZWEITER ORDNUNG. IV STABILITAET . 1 DEFINITION DERSTABILITAET . . 1.1 ASYMPTOTISCHE STABILITAET. 1.2 BIBO-STABILITAET. 2 STABILITAETSKRITERIEN . . . . . 2.1 GRUNDLEGENDES STABILITAETSKRITERIUM . 2.2 HURWITZ-KRITERIUM. 2.3 NYQUIST-KRITERIUM . 2.4 PHASENRESERVE UNDAMPLITUDENRESERVE V ENTWURFVONREGELKREISEN. 1 FORDERUNGEN ANDIEREGELUNG. L.L STABILITAET. 1.2 STATIONAERE GENAUIGKEIT. . . 1.3 HINREICHENDE DAEMPFUNG. . 1.4 HINREICHENDE SCHNELLIGKEIT. INHALTSVERZEICHNIS XXVII 2 REGLERTYPEN . . . . . . . . . . . . . 2.1 STANDARDREGLER . . . . . . . . . . 2.2 KORREKTURGLIEDER. . . . . . . . . 2.2.1 PROPORTIONALGLIED(P-GLIED). 2.2.2 INTEGRIERGLIED(I-GLIED). . . 2.2.3 LEAD-GLIED. . . . . . . . . 2.2.4 LAG-GLIED. . . . . . . . . 3 FAUSTREGELN FUER DIEWAHL DER REGLERSTRUKTUR UND DER REGLERPARAMETER . 4 REGLERENTWURF MITDEM FREQUENZKENNLINIENVERFAHREN . 4.1 ENTWURFEINESPI-REGLERSFUEREINVERZOEGERUNGSSYSTEM. 4.2 REGLERENTWURFFUEREINEDOPPELTINTEGRIERENDESTRECKE. 5 EINSTELLREGELN BEISPEZIELLEN REGELSTRECKEN . 5.1 BETRAGSOPTIMUM . 5.2 SYMMETRISCHESOPTIMUM. . . . . . . . . . 708 709 709 709 710 710 711 711 711 711 712 713 713 714 I MESSTECHNIK I GRUNDLAGEN UND GRUNDBEGRIFFE DER MESSTECHNIK 717 1 BEGRIFFE . 717 2 EINHEITEN . 717 3 MESSABWEICHUNG, MESSFEHLER. . 718 3.1 SYSTEMATISCHEABWEICHUNGEN. 718 3.2 ZUFAELLIGEABWEICHUNGEN . . . 719 3.3 ARITHMETISCHERMITTELWERT,ERWARTUNGSWERT 719 3.4 STANDARDABWEICHUNG. . . . . . . . . . . 719 4 ABWEICHUNGSFORTPFLANZUNG, FEHLERFORTPFLANZUNG . 720 5 FEHLERANGABEN VONMESSGERAETEN. 721 5.1 ANALOGANZEIGENDEMESSGERAETE. . . . . . . . . . . 721 5.2 DIGITALANZEIGENDEMESSGERAETE. . . . . . . . . . . 721 6 ARITHMETISCHER MITTELWERT UND EFFEKTIVWERT VONWECHSELGROESSEN . 722 7 HAEUFIGKEITSVERTEILUNG, VERTRAUENS BEREICH . . . 722 8 BEARBEITUNG UND AUSWERTUNG VONMESSWERTEN 723 11 ANALOG ANZEIGENDE MESSGERAETE . 723 1 GRUNDLAGEN. . . . . . 723 2 DREHSPUL-MESSWERK . 724 3 DREHEISEN-MESSWERK. . . . . . 725 4 ELEKTRODYNAMISCHES MESSWERK. 725 5 SYMBOLE UND INSTRUMENTENBESCHRIFTUNGEN . 726 III OSZILLOSKOP. . . . . . . . . . . . 727 1 UEBERSICHT . 727 2 AUFBAU EINESOSZILLOSKOPES. 727 3 ZUSATZEINRICHTUNGEN . 730 IV SCHREIBENDE MESSGERAETE 732 1 BETRIEBSARTEN . . . . . 732 2 SCHREIBSTIFTAUSLENKUNG 733 V DIGITAL ANZEIGENDE MESSGERAETE 733 1 DIGITALVOLTMETER . . . . . . . 733 2 DIGITALMULTIMETER . . . . . . 734 3 MESSUNG VONKAPAZITAETEN, FREQUENZEN UND STROMVERSTAERKUNGEN . 735 4 MESSUNG VONTEMPERATUREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735 XXVIII INHALTSVERZEICHNIS VI MESSVERFAHREN ZURMESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN. 1 MESSUNG VONGLEICHSPANNUNGEN . . . . . . . . . . . L.L ANALOG ANZEIGENDE SPANNUNGSMESSGERAETE. . . . . . . 1.2 DIGITAL ANZEIGENDE SPANNUNGSMESSGERAETE . . . . . . . 1.3 MESSABWEICHUNG DURCH DENINNENWIDERSTAND DESSPANNUNGSMESSERS 1.4 SPANNUNGSMESSUNG MITDEMKOMPENSATOR . 2 MESSUNG VONGLEICHSTROEMEN . 2.1 ANALOG ANZEIGENDE STROMMESSGERAETE . . . . . . . . . . . . . . 2.2 DIGITAL ANZEIGENDE STROMMESSGERAETE . . . . . . . . . . . . . . 2.3 MESSABWEICHUNG DURCH DENINNENWIDERSTAND DESSTROMMESSERS. 3 MESSBEREICHSERWEITERUNG 3.1 SPANNUNGSMESSUNG . . . . . . . 3.2 STROMMESSUNG . . . . . . . . . . 4 MESSUNG VONWECHSELSPANNUNGEN 4.1 ANALOG ANZEIGENDE WECHSELSPANNUNGSMESSGERAETE 4.1.1 SPANNUNGSMESSER MITDREHEISENMESSWERK . 4.1.2 SPANNUNGSMESSER MITDREHSPULMESSWERK . 4.1.3 SPANNUNGSMESSER MITTHERMOUMFORMERMESSWERK . 4.2 DIGITAL ANZEIGENDE WECHSELSPANNUNGSMESSGERAETE . 5 MESSUNG VONWECHSELSTROEMEN . 5.1 ANALOG ANZEIGENDE WECHSELSTROMMESSGERAETE . 5.2 DIGITAL ANZEIGENDE WECHSELSTROMMESSGERAETE . 6 WIDERSTANDS- UNDIMPEDANZMESSUNG . . . . 6.1 GLEICHSTROM-MESSBRUECKEN ZURWIDERSTANDSMESSUNG 6.L.L GRUNDLAGEN. 6.1.2 WHEATSTONE-MESSBRUECKE IMABGLEICHVERFAHREN. 6.1.3 THOMSON-MESSBRUECKE IMABGLEICHVERFAHREN. . 6.1.4 WHEATSTONE-MESSBRUECKE IMAUSSCHLAGVERFAHREN . 6.1.5 WHEATSTONE-MESSBRUECKE IMAUSSCHLAGVERFAHREN MITWIDERSTAND INDER BRUECKENDIAGONALEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 WECHSELSTROM-MESSBRUECKEN ZURWIDERSTANDS- UNDIMPEDANZMESSUNG . 6.2.1 MESSUNG VONOHMSCHEN WIDERSTAENDEN. . . . . . . 6.2.2 MESSUNG VONIMPEDANZEN. . . . . . . . . . . . . 6.3 VERGLEICH MITBEKANNTEM WIDERSTAND - SPANNUNGSVERGLEICH 6.4 MESSUNG VONSTROM UNDSPANNUNG. . . . . . . 6.5 WIDERSTANDSMESSUNG MITANALOGEN MULTIMETERN. 7 LEISTUNGSMESSUNG. . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 WIRKLEISTUNGSMESSUNG . 7.L.L WIRKLEISTUNGSMESSUNG BEIWECHSELSTROM 7.1.2 WIRKLEISTUNGSMESSUNG INDREHSTROMSYSTEMEN . 7.1.3 SYMMETRISCH BELASTETES DREHSTROMSYSTEM . . . 7.1.4 BELIEBIG BELASTETES DREILEITER-DREHSTROMSYSTEM 7.1.5 BELIEBIG BELASTETES VIERLEITER-DREHSTROMSYSTEM 7.2 BLINDLEISTUNGSMESSUNG . 7.2.1 BLINDLEISTUNGSMESSUNG BEIWECHSELSTROM . 7.2.2 BLINDLEISTUNGSMESSUNG INSYMMETRISCH BELASTETEN DREILEITER-DREHSTROMSYSTEMEN . 7.2.3 BLINDLEISTUNGSMESSUNG INBELIEBIG BELASTETEN VIERLEITER-DREHSTROMSYSTEMEN 7.3 SCHEINLEISTUNGSMESSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 MESSBEREICHSERWEITERUNG BEIDERLEISTUNGSMESSUNG 7.5 LEISTUNGSFAKTORMESSUNG . . . . . . . . . . . . . . 8 MESSUNGDERARBEIT. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 MESSUNG VON L, C,GUETEFAKTOR UNDVERLUSTFAKTOR 9.1 MESSUNG VON IZLI ODER1Z,J . . . . . . . . . . . . 9.2 MESSUNG VONZU ZC. GUETEFAKTOR UNDVERLUSTFAKTOR. 10 MESSUNGMAGNETISCHER GROESSEN. 10.1 MAGNETISCHER FLUSS . . . 10.2 MAGNETISCHE FLUSSDICHTE. 10.3 MAGNETISCHE FELDSTAERKE . 10.4 PERMEABILITAET. . . . . . . VII MESSVERFAHREN ZURMESSUNGNICHTELEKTRISCHER GROESSEN 1 MESSAUFNEHMER. 1.1 OHMSEHE AUFNEHMER. . 1.2 KAPAZITIVE AUFNEHMER . 736 736 736 736 736 737 737 737 737 737 738 738 738 738 738 738 739 739 739 740 740 740 740 740 740 741 741 742 743 743 743 744 744 745 745 746 746 746 747 747 747 748 749 749 749 749 750 750 750 750 752 752 752 753 753 754 754 755 756 757 757 759 INHALTSVERZEICHNIS XXIX 1.3 INDUKTIVE AUFNEHMER . 1.4 OPTISCHE AUFNEHMER . 1.4.1 FOTODIODE. 1.4.2 FOTOVERVIELFACHER . . 1.5 LADUNGSLIEFERNDE AUFNEHMER . 1.6 THERMISCHE AUFNEHMER. . . . 1.6.1 THERMOELEMENTE . . . 1.7 CHEMISCHE AUFNEHMER . . . . . 1.7.1 PH-WERT-MESSEINRICHTUNG MITGLASELEKTRODE 1.7.2 AUFNEHMER ZURMESSUNG DERSAUERSTOFFKONZENTRATION . 1.8 AUFNEHMER ZURMESSUNG VONGASKONZENTRATIONEN ALLGEMEIN . 2 MESSVERFAHREN. 2.1 KRAFTMESSUNG MITDEHNUNGSMESSSTREIFEN (DMS). 2.2 FUELLSTANDSMESSUNG UNDMESSUNG DERFOLIENDICKE . 2.3 DREHZAHLMESSUNG . . . . . . 2.4 DURCHFLUSSMESSUNG . . . . . 2.5 ZEIT-UNDFREQUENZMESSUNG . 2.6 WEG- UNDWINKELMESSUNG . 2.7 BESCHLEUNIGUNGSMESSUNG . . VIII MESSDATENAUFBEREITUNG. 1 VERRINGERUNG DERSTOEREINFLUESSE VONAUSSEN . 2 MESSVERSTAERKER. IX BUSSYSTEME FUER DIEMESSTECHNIK 1 GRUNDBEGRIFFE 2 IEC-BUS . 3 DIN-MESSBUS. 4 AKTUATOR-SENSOR-INTERFACE (ASI). 5 CAN-BUS . 6 USB-UEBERTRAGUNG . 7 LAN(LOCALAREANETWORK) . PROBLEME BEIDER DIGITALISIERUNG ANALOGER MESSWERTE 1 FEHLER BEIDERDIGITALISIERUNG . . . . . . . . . . 2 SIGNAL-QUANTISIERUNGS-GERAEUSCHABSTAND. 3 VERBESSERUNG DESSIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNISSES 4 ABTAST-HALTE-GLIED . 5 ALIASING . 6 ERFASSUNG VONMOMENTANWERTEN. . . . . . . . . PE-GESTUETZTE MESSVERFAHREN UND MESSSIGNALANALYSE 1 STATISTISCHE VERFAHREN ZURMESSSIGNALAUSWERTUNG. 2 GRAPHISCHE DARSTELLUNG. . . . . . . . . . 3 ERMITTLUNG VONKENNGROESSEN, KLASSIERUNG 4 MESSSIGNALANALYSE. 4.1 VERFAHREN. 4.2 ANWENDUNGEN. 4.2.1 MESSUNG DESKLIRRFAKTORS. . . . . . . 4.2.2 GERAEUSCHMESSUNG ZURSCHADENFRUEHERKENNUNG . 4.2.3 ABSTANDSMESSUNG . . . . . . . . . . 4.2.4 ERKENNUNG PERIODISCHER SIGNALANTEILE . 5 AUTOMATISIERUNG VONMESSABLAEUFEN. . . . . 759 759 760 760 760 761 761 763 763 764 764 765 765 767 768 770 772 773 775 776 776 778 779 779 780 782 782 785 786 786 786 786 787 788 788 788 788 789 789 789 790 790 791 791 791 791 791 791 791 X XI XXX INHALTSVERZEICHNIS I ENERGIETECHNIK 1 TRANSFORMATOREN. 1.1 AUFGABEN EINESTRANSFORMATORS. 1.2 BAUTEILE EINESTRANSFORMATORS 1.2.1 EISENKERNE. 1.2.2 WICKLUNGEN. 1.2.3 KUEHLUNG. 1.3 WIRKUNGSWEISE EINES EINPHASEN-TRANSFORMATORS 1.3.1 LEERLAUF. 1.3.2 BELASTUNG. 1.3.3 LEERLAUFVERSUCH . . . 1.3.4 KURZSCHLUSSVERSUCH . 1.3.5 WIRKUNGSGRAD. 1.4 AUFBAU UNDSCHALTUNG VONDREHSTROM-TRANSFORMATOREN. 1.4.1 WIRKUNGSWEISE . 1.4.2 SCHALTGRUPPEN . . . . . . . . . 1.4.3 UNSYMMETRISCHE BELASTUNGEN . 1.5 PARALLELSCHALTEN VONTRANSFORMATOREN. 1.6 TRANSFORMATORSCHUTZ . . . . . . . 1.7 UEBERLASTUNG VONTRANSFORMATOREN 1.8 AUFSTELLEN VONTRANSFORMATOREN 1.9 SONDERTRANSFORMATOREN . . . . 1.9.1 SPARTRANSFORMATOREN . . 1.9.2 DROSSELSPULEN . 1.9.3 STREUFELDTRANSFORMATOREN 1.10 MESSWANDLER. . . . . . . . 1.10.1 SPANNUNGSWANDLER 1.10.2 STROMWANDLER. . 2 DREHSTROMMASCHINEN . 2.1 DIEDREHSTROMASYNCHRONMASCHINE . . . 2.1.1 WIRKUNGSWEISE DERASYNCHRONMASCHINE . 2.1.2 BETRIEBSVERHALTEN DERASYNCHRONMASCHINE . . . 2.1.2.1 SPANNUNGSGLEICHUNG, ERSATZSCHALTBILD . 2.1.2.2 LEISTUNGSFLUSS . . . 2.1.2.3 BETRIEBSKENNLINIEN . 2.1.3 KURZSCHLUSSLAEUFER. 2.1.3.1 ANLASSVERFAHREN . . 2.1.3.2 BREMSVERFAHREN . . 2.1.3.3 DREHZAHLSTEUERUNG . 2.1.3.4 STAENDERSPANNUNGSAENDERUNG . 2.1.3.5 FREQUENZAENDERUNG 2.1.3.6 POLUMSCHALTUNG 2.1.4 DERSCHLEIFRINGLAEUFER . . . 2.1.4.1 ANLASSVERFAHREN . 2.1.4.2 BREMSVERFAHREN . 2.1.4.3 DREHZAHLSTEUERUNG . 2.2 LINEARMOTOR. 2.2.1 AUFBAU DESLINEARMOTORS . . 2.3 DREHSTROMSYNCHRONMASCHINEN . . . . 2.3.1 WIRKUNGSWEISE DERSYNCHRONMASCHINE. . 2.3.2 SPANNUNGSGLEICHUNG DERSYNCHRONMASCHINE. 2.3.3 ANLAUF UNDSYNCHRONISATION. 3 EINPHASEN-ASYNCHRONMOTOREN 3.1 EINSTRAENGIGER MOTOR . 3.2 ZWEISTRAENGIGER MOTOR 3.3 KONDENSATORMOTOR . . 3.4 SPALTPOLMOTOR . . . . 4 DREHSTROMMOTOR IMEINPHASENBETRIEB. 5 SONDERBAUFORMEN. 5.1 SCHRITTMOTOR . 5.2 SERVOMOTOR. 793 793 793 793 793 793 794 794 794 795 796 797 798 799 799 800 800 800 801 801 801 802 802 802 803 803 803 804 804 805 805 805 806 806 807 807 808 809 810 810 810 812 812 812 813 813 814 814 814 815 816 816 817 817 817 817 818 818 819 819 819 I ELEKTRISCHE MASCHINEN. INHALTSVERZEICHNIS XXXI 11 5.2.1 SCHEIBENLAEUFERMOTOR . 5.2.2 STABANKERMOTOREN . 6 GLEICHSTROMMASCHINEN. 6.1 AUFBAU UNDWIRKUNGSWEISE. . 6.1.1 ANKERRUECKWIRKUNGEN . 6.2 BETRIEBSVERHALTEN VONGLEICHSTROMMASCHINEN 6.2.1 NEBENSCHLUSSMOTOR. 6.2.2 REIHENSCHLUSSMOTOR . . . . . . . . 6.2.3 DOPPELSCHLUSSMOTOR . . . . . . . . 6.3 BETRIEBSVERHALTEN VONGLEICHSTROMGENERATOREN. 6.3.1 FREMDERREGTER GENERATOR . 6.3.2 NEBENSCHLUSSGENERATOR. 6.3.3 REIHENSCHLUSSGENERATOR . . 6.3.4 DOPPELSCHLUSSGENERATOR . 6.4 GLEICHSTROMMASCHINE AMWECHSEL- ODERDREHSTROMNETZ 6.4.1 WECHSELSTROMBRUECKEN . 6.4.1.1 EINQUADRANTENANTRIEB (L-Q-BETRIEB) . 6.4.1.2 ZWEIQUADRANTENANTRIEB (2-Q-BETRIEB). 6.4.1.3 VIERQUADRANTENANTRIEB (4-Q-BETRIEB) . 6.4.2 DREHSTROMBRUECKEN . . . . . . . . . . . . . . 6.4.2.1 ZWEIQUADRANTENBETRIEB (2-Q-BETRIEB). 6.4.2.2 VIERQUADRANTENBETRIEB (4-Q-BETRIEB) . 6.5 UNIVERSALMOTOR. 7 AUSWAHL VONMOTOREN. . . . . . . . .'. . . . 7.1 AUSWAHL UNTERBERUECKSICHTIGUNG DERNORMEN 7.1.1 BAUFORM UNDBAUGROESSEN 7.1.2 SCHUTZART. . . . . 7.1.3 KUEHLART. . . . . . 7.1.4 ISOLIERSTOFFKLASSEN 7.1.5 MOTORSCHUTZ . . . 7.1.5.I THERMISCHER AUSLOESER. 7.1.5.2 THERMISTOR-MOTORVOLLSCHUTZ. . . 7.1.6 ABSTIMMUNG DESMOTORS AUFDIEARBEITSMASCHINE. 7.1.6.1 WARTUNG VONMASCHINEN . 7.1.7 STOERUNGSBESEITIGUNG . . . . . . . . . . . . 7.1.8 ANSCHLUSSKENNZEICHNUNGEN VONMASCHINEN. ELEKTRISCHE ANLAGEN . 1 STRUKTUR DERELEKTRIZITAETSWIRTSCHAFT . 2 ELEKTRISCHE ENERGIEERZEUGUNG . 2.1 ENERGIEBEDARF. . . 2.3 WAERMEKRAFTWERKE. 2.2 ENERGIERESERVEN . . . . . . . . 2.3.1 KONVENTIONELLE DAMPFKRAFTWERKE. 2.3.2 KOMBIKRAFTWERKE. . . . . . . 2.3.3 KERNKRAFTWERKE. 2.3.3.1 DRUCKWASSERREAKTOR. 2.3.3.2 SIEDEWASSERREAKTOR . 2.3.3.3 HOCHTEMPERATURREAKTOR 2.3.4 UMWELTSCHUTZ 2.4 WASSERKRAFTWERKE. 2.5 WINDKRAFTWERKE . 2.6 SOLARKRAFTWERKE. 2.6.1 SONNENWAERMEKRAFTWERKE . 2.6.2 PHOTOVOLTAISCHE KRAFTWERKE. 2.6.3 SOLAR-WASSERSTOFF-ANLAGE 2.7 SONSTIGE KRAFTWERKE. . . 2.7.1 BIOMASSE. 2.7.2 BRENNSTOFFZELLEN 2.7.3 FUSIONSREAKTOR . 3 ELEKTRISCHE ENERGIEVERTEILUNG 3.1.1 GLEICHSTROMNETZ . 3.1.2 WECHSELSTROMNETZ 3.1.3 DREHSTROMNETZ . 3.2 NETZSTRUKTUREN . . . 3.2.1 STRAHLENNETZ . . 820 820 820 821 821 822 822 824 826 826 827 827 827 828 828 828 828 829 829 830 830 830 830 831 831 831 831 834 834 834 835 836 836 837 838 840 841 841 842 842 843 843 844 844 844 845 845 845 846 847 848 848 848 849 849 849 849 849 850 850 851 851 851 852 852 XXXII INHALTSVERZEICHNIS 4 3.2.2 RINGNETZ . . 3.2.3 MASCHENNETZ 3.2.4 VERBUNDNETZ BETRIEBSMITTEL DERENERGIETECHNIK 4.1 BEMESSUNG UNDAUSWAHL. . . . 4.2 KABEL,LEITUNGEN UNDSCHIENEN . 4.2.1 FREILEITUNGEN. 4.2.2 KABEL. 4.2.2.1 LEITERWERKSTOFFE 4.2.2.2 LEITERISOLIERUNG. 4.2.2.4 ERWAERMUNG . 4.2.2.5 VERLEGUNG . 4.2.2.6 VERLEGUNG INERDE 4.2.2.7 VERLEGUNG INLUFT. 4.2.2.8 UEBERSTROMSCHUTZ . 4.2.2.8.1 UEBERLASTSCHUTZ 4.2.2.8.2 KURZSCHLUSSSCHUTZ 4.2.3 LEITUNGEN. 4.2.3.1 SPANNUNGSFALL AUFKABELN UNDLEITUNGEN 4.2.3.2 VERLEGUNG VONKABELN UNDLEITUNGEN . 4.2.3.3 ERSATZSCHALTUNG VONKABELN UNDLEITUNGEN 4.2.4 SAMMELSCHIENEN . 4.2.4.2 KURZSCHLUSSFESTIGKEIT . . . . . . . . 4.2.4.3 MECHANISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT . 4.2.4.4 THERMISCHE KURZSCHLUSSFESTIGKEIT . 4.3 SCHALTANLAGEN. 4.3.1 HOCHSPANNUNGSSCHALTANLAGEN . . . . . . . 4.3.2 MITTELSPANNUNGSANLAGEN . . . . . . . . . . 4.3.2.1 BAUART VONMITTELSPANNUNGSSCHALTANLAGEN . 4.3.2.2 STOERLICHTBOGENFESTIGKEIT. 4.3.2.3 SCHALTGERAETE . . . . . . . . . . . . . 4.3.2.3.1 TRENNSCHALTER . . . . . . . . 4.3.2.3.2 LAST-UNDLASTTRENNSCHALTER . 4.3.2.3.3 LEISTUNGSSCHALTER . 4.3.2.3.4 ERDUNGSSCHALTER 4.3.2.3.5 SICHERUNGEN . 4.3.2.3.6 LS-BEGRENZER . 4.3.2.4 SCHUTZGERAETE . . . . . . . 4.3.2.4.1 UEBERSTROMRELAISJUEBERSTROMZEITRELAIS 4.3.2.4.2 UEBERLASTRELAIS . 4.3.2.4.3 DIFFERENTIALRELAIS . . . . . 4.3.2.4.4 DISTANZRELAIS . . . . . . . 4.3.2.4.5 KURZUNTERBRECHUNGSRELAIS . 4.3.2.4.6 ERDSCHLUSSRICHTUNGSRELAIS . 4.3.3 ANLAGENRAEUME. . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4 NIEDERSPANNUNGSSCHALTANLAGEN. . . . . . . . 4.3.4.1 NIEDERSPANNUNGS-SCHALTGERAETEKOMBINATIONEN. 4.3.4.1.1 NIEDERSPANNUNGS-SCHALTGERAETE 4.3.4.1.1.1 LEISTUNGSSCHALTER . 4.3.4.1.1.2 SCHUETZE. . . . . . 4.3.4.1.1.3 SICHERUNGEN . . . 4.3.4.1.1.4 LEITUNGSSCHUTZSCHALTER 4.3.4.1.1.5 FEHLERSTROMSCHUTZSCHALTER. 853 853 853 85 4 854 854 854 855 855 85 6 85 6 858 85 8 858 862 862 863 86 4 867 868 868 868 871 871 872 872 873 873 873 87 4 875 875 876 876 877 877 877 878 878 878 878 878 878 878 878 879 880 880 880 880 882 882 882 882 883 883 883 884 884 885 885 5 SCHUTZMASSNAHMEN . . . . . 5.1 WIRKUNG DESSTROMS. . . 5.2 SCHUTZ GEGENDIREKTES BERUEHREN . 5.3 SCHUTZ GEGEN INDIREKTES BERUEHREN 5.3.1 SCHUTZISOLIERUNG . . . . 5.3.2 SCHUTZTRENNUNG . . . . . 5.3.3 SCHUTZ DURCH NICHTLEITENDE RAEUME. 5.3.4 SCHUTZKLEINSPANNUNG . . . . . . . INHALTSVERZEICHNIS XXXIII III 5.3.5 FUNKTIONSKLEINSPANNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.6 SCHUTZ DURCH ABSCHALTEN UNDMELDEN. . . . . . . . . . . . . 5.3.6.1 UEBERSTROMSCHUTZEINRICHTUNG. 5.3.6.2 FI-SCHUTZEINRICHTUNG . . . . . 5.3.6.3 ISOLATIONSUEBERWACHUNG . . . . 5.3.6.4 ZUSAETZLICHER POTENTIALAUSGLEICH 6 ARBEITEN ANELEKTRISCHEN ANLAGEN . . 7 UEBERPRUEFUNG DERSCHUTZMASSNAHME . 8 KURZSCHLUSSBERECHNUNG (VDE0102) ELEKTRISCHE ENERGIEANWENDUNG . 1 KOMPENSATIONSANLAGEN . . . . . 2 BELEUCHTUNGSANLAGEN . . . . . . 2.1 GRUNDGROESSEN DERLICHTTECHNIK. 2.2 LICHTQUELLEN. 2.3 GLUEHLAMPEN . 2.4 LEUCHTSTOFFLAMPEN 2.5 ENTLADUNGSLAMPEN. 2.6 LEUCHTEN. 2.7 BERECHNUNG VONBELEUCHTUNGSANLAGEN . 886 886 887 888 888 888 889 890 891 893 893 895 895 896 897 897 897 897 898 I NACHRICHTENTECHNIK I GRUNDLAGEN DERNACHRICHTENUEBERTRAGUNG. 1 PRINZIP DERELEKTRISCHEN NACHRICHTENUEBERTRAGUNG. 2 AUFGABEN DERNACHRICHTENTECHNIK. 3 GRUNDBEGRIFFE. 4 NACHRICHT, INFORMATION UNDSIGNAL 4.1 INFORMATIONSGEHALT . . . . . . . . 4.2 SIGNALE INDERNACHRICHTENTECHNIK. 4.3 ENTROPIE. 4.4 REDUNDANZ. 4.5 INFORMATIONSFLUSS . . . . . 4.6 KANALKAPAZITAET, DYNAMIK . 4.7 NACHRICHTENQUADER . 4.8 SIGNALE IMZEITBEREICH: ANALOG, DIGITAL, KONTINUIERLICH, DISKRET . 4.9 SIGNALE IMFREQUENZBEREICH. . . . . . . . . . 4.9.1 PERIODISCHE SINUSFOERMIGE SIGNALE . 4.9.2 PERIODISCHE NICHTSINUSFOERMIGE SIGNALE 4.9.3 NICHTPERIODISCHE SIGNALE. 4.10 ABTASTTHEOREM VONSHANNON. . . 4.11 ZUFAELLIGE (STOCHASTISCHE) SIGNALE. 4.1L.1 RAUSCHEN. 4.11.2 KENNGROESSEN VONSTOCHASTISCHEN SIGNALEN . 4.11.3 ANWENDUNGEN DERKENNGROESSEN VONSTOCHASTISCHEN SIGNALEN. 4.12 VERZERRUNGEN. . . . . . . . . . . 4.12.1 LINEARE VERZERRUNGEN . . 4.12.2 NICHTIINEARE VERZERRUNGEN 4.12.3 KLIRRFAKTOR. 5 KENNGROESSEN DERUEBERTRAGUNGSSTRECKE 5.1 DAEMPFUNGSFAKTOR . 5.2 UEBERTRAGUNGSFAKTOR . . . . . . . . . 5.3 DAEMPFUNGSMASS . . . . . . . . . . . 5.4 UEBERTRAGUNGSMASS, VERSTAERKUNGSMASS. 5.5 PEGEL . 5.5.1 ABSOLUTER PEGEL 5.5.2 RELATIVER PEGEL. 901 901 903 903 903 903 903 904 904 905 905 905 906 906 907 907 907 910 911 911 912 913 913 914 914 915 915 915 915 916 916 916 916 916 XXXIV INHALTSVERZEICHNIS 11 5.5.3 DAEMPFUNGSMASS, UEBERTRAGUNGSMASS 5.5.4 PEGELDIAGRAMM . ZWEITORE, VIERPOLE . 1 ZWEITOR ALLGEMEIN. L.L GRUNDLAGEN. . 1.2 ZWEITORGLEICHUNGEN, ZUSAMMENSCHALTUNG VONZWEITOREN . 1.3 BESTIMMUNG DERZWEITORPARAMETER . 1.4 ELEMENTARZWEITORE . 1.5 BETRIEBSKENNGROESSEN . . . . . . . . 2 SPEZIELLE ZWEITORE. . . . . . . . . . . 2.1 UEBERTRAGUNGSSYMMETRISCHE (REZIPROKE) ZWEITORE . 2.2 WIDERSTANDSSYMMETRISCHE ZWEITORE 2.3 LAENGSSYMMETRISCHE ZWEITORE. . . . 2.4 RUECKWIRKUNGSFREIE ZWEITORE . . . . 3 WELLENPARAMETER PASSIVER ZWEITORE 3.1 ALLGEMEINE PASSIVE ZWEITORE . . . . 3.2 LAENGSSYMMETRISCHE PASSIVE ZWEITORE. 3.3 WELLENWIDERSTAND BEIPASSIVEN LAENGSSYMMETRISCHEN ZWEITOREN 3.4 UEBERTRAGUNGSMASS BEIPASSIVEN LAENGSSYMMETRISCHEN ZWEITOREN 3.5 SPEZIELLE ZWEITORE . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.1 DOPPEL-T-FILTER . 3.5.2 KREUZSCHALTUNG . . . . . . . . . . . . . 3.5.3 FREQUENZKOMPENSIERTER SPANNUNGSTEILER. LEITUNGEN . 1 LEITUNGSBELAEGE UNDLEITUNGSGLEICHUNGEN . . . . 2 LEITUNGMITSINUSFOERMIGEN SPANNUNGEN UNDSTROEMEN. 2.1 ALLGEMEINE LOESUNG . 2.2 WELLENWIDERSTAND . 2.3 AUSBREITUNGSKOEFFIZIENT 2.4 VERLUSTLOSE LEITUNG . . 2.5 LOESUNG MITZEIGERDARSTELLUNG 2.6 UNENDLICH LANGE LEITUNG. . . 2.7 ANPASSUNG. 2.8 PHASENGESCHWINDIGKEIT, GRUPPENGESCHWINDIGKEIT. 3 LEITUNGMITSINUSFOERMIGEN SPANNUNGEN UNDSTROEMEN UND BELIEBIGER ABSCHLUSSIMPEDANZ Z . . . 3.1 REFLEXIONSFAKTOR, UEBERTRAGUNG"JAKTOR. 3.2 EINGANGSIMPEDANZ . . . . . . . . . . 3.3 VERZERRUNGSFREIE LEITUNG . 3.4 LEITUNG ALSVIERPOL. . . . . . . . . . 3.4.1 ALLGEMEINE ERSATZSCHALTUNG . 3.4.2 ELEKTRISCH KURZE LEITUNG. 4 VERLUSTLOSE LEITUNG. . . . . . . . . . . 4.1 EIGENSCHAFTEN. 4.2 WANDERWE1LEN BEIREFLEXION AMLEITUNGSEIN- UND-AUSGANG. 4.3 ELEKTRISCH LANGELEITUNG . 4.4 LEITUNG ALSTRANSFORMATOR . 4.5 STEHENDE WELLEN. 4.6 KETTENLEITER . 4.7 WELLENFILTER . 4.8 FILTERENTWURF. . . 4.9 DIELEKTRISCHE FILTER. S DATEN VONLEITUNGEN . 6 HOCHFREQUENZLEITUNGEN. 6.1 HOCHFREQUENZ-KOAXIALKABEL 6.2 HOHLLEITER. 6.3 STREIFENLEITUNGEN . . . 7 S-PARAMETER. 7.1 SIGNALFLUSSDIAGRAMM . 7.2 LEISTUNGSVERSTAERKUNG. 8 KREISDIAGRAMM . . . . . 8.1 DOPPEL-KREISDIAGRAMM 917 917 918 918 918 918 920 921 921 929 929 930 930 930 930 930 931 931 932 932 932 933 933 934 934 936 936 936 937 937 937 938 938 938 III 938 938 939 940 940 940 941 941 941 941 942 943 943 943 944 945 945 949 951 951 953 956 960 960 962 962 965 INHALTSVERZEICHNIS XXXV IV 8.2 S-PARAMETER IMKREISDIAGRAMM ANTENNEN . 1 GRUNDLAGEN. 2 KENNGROESSEN. 3 AUSFUEHRUNGSFORMEN VONANTENNEN 3.1 VERTIKALANTENNE . 3.2 RAHMENANTENNE. 3.3 FERRITANTENNE. 3.4 AI2-DIPOL,A/2-FALTDIPOL . 3.5 BREITBANDDIPOL . . 3.6 GRUPPENSTRAHLER. . 3.7 YAGI-ANTENNE . 3.8 LANGDRAHTANTENNE . 3.9 ROHRSCHLITZSTRAHLER 3.10 PARABOLANTENNE. . 4 WELLENAUSBREITUNG . 4.1 BODEN- UNDRAUMWELLE . 4.2 ERDATMOSPHAERE . . . . . 4.3 WELLENAUSBREITUNG IMPLASMA. 4.4 WELLENAUSBREITUNG IMBEREICH 30KHZBIS30GHZ. MODULATION . 1 UEBERSICHT. 2 SINUSTRAEGER - MITANALOGSIGNAL MODULIERT 2.1 AMPLITUDENMODULATION (AM) . 2.1.1 MODULATION DURCHMULTIPLIKATION. 2.1.2 KENNGROESSEN DERAMPLITUDENMODULATION. 2.1.3 MODULATION ANEINERQUADRATISCHEN KENNLINIE. 2.1.4 MODULATION ANEINERNICHTLINEAREN NICHTQUADRATISCHEN KENNLINIE . 2.1.5 ZEIGERDIAGRAMM . . . . . . . . . . . . 2.1.6 MODULATIONSTRAPEZ . . . . . . . . . . . . . . 2.1.7 DEMODULATION VONAM . 2.1.8 LEISTUNG VONTRAEGER UNDSEITENBAENDERN . . . . 2.1.9 STOERUNGEN BEIAMPLITUDENMODULIERTEN SIGNALEN 2.1.10 KREUZMODULATION . . . . . . . . . . . 2.2 SONDERFORMEN DERAMPLITUDENMODULATION. . . 2.2.1 EINSEITENBANDMODULATION (ESB,SSB). 2.2.2 RESTSEITENBANDMODULATION (RM,VSB) 2.2.3 QUADRATURMODULATION . . . . . . . . . 2.3 TECHNISCHE AUSFUEHRUNG DERAMPLITUDENMODULATION 2.4 WINKELMODULATION . 2.4.1 GRUNDLAGEN. 2.4.2 KENNGROESSEN . . . . . . . . . . . 2.4.3 ZEIGERDARSTELLUNG . . . . . . . . . 2.4.4 SPEKTRUM UNDBANDBREITENBEDARF . 2.4.5 STOERUNGEN BEIWINKELMODULIERTEN SIGNALEN 2.4.6 PREEMPHASE, DEEMPHASE . . . . . . . . . 2.4.7 ERZEUGUNG VONFREQUENZ- UNDPHASENMODULATION . 2.4.8 DEMODULATION VONFREQUENZ- UNDPHASENMODULATION 3 SINUSTRAEGER - MITDIGITALSIGNAL MODULIERT. 3.1 AMPLITUDENUMTASTUNG (ASK) . 3.2 FREQUENZUMTASTUNG (FSK) . 3.3 PHASENUMTASTUNG (PSK). . . . . . . . . 3.3.1 ZWEIPHASENUMTASTUNG (2-PSK) . 3.3.2 VIERPHASENUMTASTUNG (4-PSK) . 3.3.3 N-PHASEN-UMTASTUNG . 3.3.4 QAPSK KOMBINIERTE AMPLITUDEN-PHASENUMTASTUNG . 4 PULSTRAEGER UNCODIERT. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 PULSAMPLITUDENMODULATION (PAM) . 4.2 PULSFREQUENZ- UNDPULSPHASEN- MODULATION (PFM, PPM) . 4.3 PULSDAUERMODULATION (PDM) 4.4 PULSCODEMODULATION (PEM) . 4.4.1 PRINZIP. 4.4.2 ALIASING-EFFEKT. 966 968 968 970 972 972 972 972 973 973 973 973 974 974 974 974 974 975 975 976 978 978 978 979 979 979 980 981 981 981 982 982 982 983 983 983 984 985 985 986 986 987 987 987 988 989 989 991 992 992 993 993 994 995 996 997 997 997 997 999 999 999 1000 V XXXVI INHALTSVERZEICHNIS 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 ABTAST-HALTE-GLIED . QUANTISIERUNG. . . . . . QUANTISIERUNGSGERAEUSCH . KOMPANDIERUNG. . . . . CODIERUNG ' . DELTAMODULATION (DM) UNDDIFFERENZ-PULSCODEMODULATLON (DPCM) VI FILTER. . . 1 EINFACHE PASSIVER-C-FILTER . L.L ALLGEMEINES. 1.2 PASSIVE R-C-FILTER. . . . . 1.2.1 PASSIVE R-C-TIEFPASSFILTER . 1.2.2 PASSIVE R-C-HOCHPASSFILTER . 1.2.3 BANDPASS AUSR-C-HOCH- UNDTIEFPASSFILTER . 1.2.4 R-L-C-BANDPASS UND-BANDSPERRE . 1.2.5 BANDFILTER. 2 WEITERE AUSFUEHRUNGSFORMEN . 2.1 QUARZFILTER, KERAMISCHE FILTER. . . . . . . . 2.2 DIGITALE FILTER . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 FILTER MITGESCHALTETEN KONDENSATOREN, SC-FILTER . 3 ALLGEMEINER FILTERENTWURF . . . . . . . . . . . . 3.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN UNDENTWURFSKRITERIEN . 3.2 TIEFPASSFILTER. . . . . . 3.3 FILTERTRANSFORRNATIONEN. 3.3.1 HOCHPASSFILTER. 3.3.2 BANDPASSFILTER. 3.3.3 BANDSPERRE . . 3.4 BESONDERE FILTERSCHALTUNGEN . 3.4.1 ALLPASSFILTER . . . . 3.4.2 SALLEN-KEY-FILTER. EMPFAENGERSCHALTUNGSTECHNIK. 1 GERADEAUSEMPFANGER. 2 UEBERLAGERUNGSEMPFANGER. 3 AUTOMATISCHE VERSTAERKUNGSREGELUNG (AVR) 4 WEITERE SCHAITUNGSKONZEPTE . TON- UND BILDUEBERTRAGUNG . 1 RUNDFUNK-STEREOUEBERTRAGUNG. 2 DIGITALEFARBFERNSEHTECHNIK . . MEHRFACHUEBERTRAGUNG -MULTIPLEXVERFAHREN. 1 ZEITMUITIPLEXVERFAHREN. L.L ANALOGE SIGNALUEBERTRAGUNG. . . . . 1.2 DIGITAL CODIERTE SIGNALUEBERTRAGUNG . 2 FREQUENZMULTIPLEXVERFAHREN . RICHTFUNKTECHNIK . VII VIII IX X XI XII NACHRICHTENUEBERTRAGUNG UEBER SATELLIT. NACHRICHTENUEBERTRAGUNG UEBER LICHTWELLENLEITER (LWL) 1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN. . . . . . . . . 2 GRUNDMODELLE VONLICHTWELLENLEITERN . . . 2.1 MEHRMODEN-STUFENINDEX MITTOTALREFLEXION 2.2 MEHRMODEN-GRADIENTENINDEX 2.3 EINMODEN-STUFENINDEX. 4 LICHTSENDER . . . . . . . . . 5 LICHTEMPFANGER. 6 VERBINDEN VONLICHTLEITERN 7 OPTISCHE SCHALTER. FUNKMESSTECHNIK . XIII 1000 1002 1002 1002 1003 1004 1005 1005 1005 1006 1006 1007 1007 1009 1011 1012 1012 1013 1014 1015 1015 1017 1021 1021 1022 1022 1022 1022 1022 1023 1023 1023 1024 1024 1024 1024 1026 1031 1032 1032 1033 1033 1035 1036 1040 1040 1041 1041 1042 1042 1042 1043 1043 1044 1044 INHALTSVERZEICHNIS XXXVII 1 RADAR. 1044 1.1 GRUNDLAGEN, KENNGROESSEN 1044 1.2 DATEN VONRADARANLAGEN. 1048 2 FUNKORTUNGSSYSTEM OMEGA 1049 3 GPS-GLOBAL POSITIONING SYSTEM 1049 XIV ELEKTROAKUSTISCHE WANDLER 1050 1 DEFINITIONEN, KENNGROESSEN. 1050 2 SCHALLEMPFAENGER . . . . . . 1052 2.1 KENNGROESSEN FUERMIKROFONE 1052 2.2 MIKROFONSYSTEME . . . . . 1053 2.2.1 KOHLEMIKROFON . . 1053 2.2.2 KRISTALLMIKROFON . 1054 2.2.3 (ELEKTRO-)MAGNETISCHES MIKROFON. . . 1054 2.2.4 (ELEKTRO-)DYNAMISCHES MIKROFON ALSTAUCHSPUL- ODERBAENDCHENMIKROFON . 1054 2.2.5 KONDENSATORMIKROFON . . . . . . . . . . . . . 1054 2.2.6 ELEKTRET-KONDENSATORMIKROFON. 1055 2.3 DATENUNDEIGENSCHAFTEN VERSCHIEDENER MIKROFONSYSTEME 1055 3 SCHALLSENDER . . . . . . . . . . . . . . . 1055 3.1 LAUTSPRECHER- UNDHOERER-SYSTEME. . . . 1055 3.1.1 ELEKTRODYNAMISCHES SYSTEM . . 1055 3.1.2 (ELEKTRO-)MAGNETISCHES SYSTEM. 1056 3.1.3 DYNAMISCHES SYSTEM. . . 1057 3.1.4 ELEKTROSTATISCHES SYSTEM . 1057 3.1.5 PIEZOELEKTRISCHES SYSTEM. 1057 3.2 KENNGROESSEN, DATEN . 1057 XV VERMITTLUNGSTECHNIK . 1059 1 GRUNDBEGRIFFE. 1059 2 VERMITTLUNG. 1059 3 VERKEHRSTHEORIE 1061 4 ENDGERAET . . . . 1061 XVI KOMMUNIKATIONS- UND DATENNETZE. 1 STRUKTUREN LOKALER KOMMUNIKATIONS- UNDDATENNETZE . 2 OEFFENTLICHE KOMMUNIKATIONS- UNDDATENSYSTEME . 2.1 EINFUEHRUNG. 2.2 ISDN . 2.2.1 TELEFON, TELEFAX, INTERNET 64 KBITJS) . 2.2.2 INTERNET UEBERDSL( 64 KBITJS),VOIP,IPTV 3 OEFFENTLICHE FUNKNETZE . . . . . 3.1 MOBILFUNK MITGSM-TECHNIK . 3.2 MOBILFUNK MITUMTS-TECHNIK 4 PRIVATE FUNKNETZE . . 4.1 SCHNURLOSTELEFONE . 4.2 BLUETOOTH. 4.3 WLAN . XVII OPTIMIERTE NACHRICHTEN- UND DATENUEBERTRAGUNG 1 CODIERUNG. 1.1 QUELLENCODIERUNG . . . . 1.1.1 GRUNDLAGEN. 1.1.2 OPTIMALCODES . 1.1.3 DATENREDUKTION . 1.2 KANA1CODIERUNG. 1.2.1 GRUNDLAGEN. 1.2.2 MAXIMUM-LIKELIHOOD-VERFAHREN. 1.2.3 FALTUNGSCODIERER MITLIKELIHOOD-VITERBI-DECODIERER 2 OPTIMALFILTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ANWENDUNG DERKORRELATION BEIGESTOERTEN SIGNALEN. 4 VERSCHLUESSELUNG VONDATEN. 5 FENSTERUNG. 1063 1063 1063 1063 1065 1065 1067 1069 1069 1070 1071 1071 1071 1072 1072 1072 1073 1073 1074 1075 1075 1075 1076 1077 1079 1081 1082 1085 XXXVIII INHALTSVERZEICHNIS I SIGNAL- UND SYSTEMTHEORIE ] L-::::. _~----- HAEUFIG VERWENDETE FORMELZEICHEN . I EINFUEHRUNG . 1 DARSTELLUNG INDERZEIT-UNDINDERFREQUENZEBENE. 2 HINWEISEZURANWENDUNG . . . . . . . . . . . . . . . 11 GRUNDBEGRIFFE . 111 PERIODISCHE NICHTSINUSFOERMIGE ZEITKONTINUIERLICHE SIGNALE . 1 REELLEUNDKOMPLEXE FOURIERREIHE . . . . . . . 2 BEISPIELEUNDANWENDUNGEN . IV NICHTPERIODISCHE ZEITKONTINUIERLICHE SIGNALE. 1 FOURIERTRANSFORMATION . . 1.1 TRANSFORMATIONSREGELN . 1.2 EIGENSCHAFTEN. 1.3 KORRESPONDENZTABELLE 1.4 BEISPIELE. 2 LAPLACETRANSFORMATION. 2.1 EINFUEHRUNG. 2.2 TRANSFORMATION. 2.3 SAETZEZURLAPLACETRANSFORMATION 2.4 ANWENDUNG DERLAPLACE- TRANSFORMATION BEIBEKANNTEM H(S) * 2.5 BESTINUNUNG VON H(S) * * . * . . . * * * . . . * * . * * . . 2.5.1 BESTIMMUNG VON H(S) MITDIFFERENZIALGLEICHUNG. . . . . 2.5.2 BESTIMMUNG VON H(S) DURCH DIREKTE TRANSFORMATION DEREINZELELEMENTE . 2.6 BEISPIELE. V SPEZIELLE SIGNALE. . 1 STOSSFUNKTION, ~-FUNKTION, DIRAC-IMPULS. 2 SPRUNGFUNKTION U(T) . . . . . . . . . . 3 VERKNUEPFUNG VON (1- UND~-FUNKTION. 4 HARMONISCHE SCHWINGUNGEN VI LEISTUNG . VII FAITUNGSINTEGRAL . VIII ABTASTTHEOREM. IX NICHTKONTINUIERLICHE (ZEITDISKRETE) SIGNALE. 1 DISKRETE FOURIERTRANSFORMATION (DFT) . 2 SCHNELLEFOURIERTRANSFORMATION (FFT). 3 Z-TRANSFORMATION. X ZUFAELLIGE SIGNALE. . 1 GRUNDBEGRIFFE UNDKENNGROESSEN 2 VERTEILUNGEN. 2.1 BINOMIALVERTEILUNG. 2.2 POISSONVERTEILUNG. 2.3 NORMALVERTEILUNG, GAUSSVERTEILUNG . 3 RAUSCHEN . 4 SIGNALERKENNUNG BEIGESTOERTER UEBERTRAGUNG . 4.1 ERKENNEN VERSTECKTER PERIODIZITAETEN . 4.2 SIGNALERKENNUNG ALLGEMEIN. . . . . . . 4.3 SIGNALANGEPASSTE FILTER(MATCHED FILTER) . SACHWORTVERZEICHNIS . 1089 1090 1090 1091 1092 1093 1093 1094 1097 1097 1097 1097 1099 1100 1100 1100 1100 1103 1104 1104 1104 1104 1106 1111 1111 1111 1112 1112 1113 1114 1115 1116 1117 1118 1118 1122 1122 1125 1125 1125 1125 1126 1127 1127 1127 1127 1129
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