Verfügbarkeit: Passive elektronische Bauelemente

Passive elektronische Bauelemente: Aufbau, Funktion, Eigenschaften, Dimensionierung und Anwendung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Stiny, Leonhard (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Wiesbaden Springer Vieweg [2019]
Ausgabe:	3., überarbeitete Auflage
Schlagworte:	Passives Bauelement Elektronisches Bauelement Elektronik Energie Ersatzschaltbild Festwiderstände Hochpass Impedanz Induktivität Kapazität Kondensator Leistung Material Nichtlinearität Potenziometer Schaltung Spule Tiefpass Transformator Widerstand Electronics and Microelectronics, Instrumentation Engineering Power Electronics, Electrical Machines and Networks Circuits and Systems
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XVII, 484 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm
ISBN:	9783658247324 3658247320

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 BEGRIFFSDEFINITIONEN ............................................................................................... 1 2 MATERIAL: EIGENSCHAFTEN UND KLASSIFIZIERUNG ................................................... 7 2.1 METALLE ...................................................................................................... 7 2.1.1 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN DER METALLE ................................... 8 2.1.2 METALLISCHE LEITER BEI HOHEN FREQUENZEN ................................ 11 2.1.3 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN DER METALLE ................................... 13 2.2 FLUESSIGKEITEN ........................................................................................... 15 2.3 GASE ......................................................................................................... 16 2.4 HALBLEITER ................................................................................................. 16 2.5 NICHTLEITER (ISOLATOREN) ........................................................................... 17 2.6 ZUSAMMENFASSUNG ................................................................................... 17 3 FEST WIDERSTAENDE ..................................................................................................... 19 3.1 KLASSIFIZIERUNG VON WIDERSTAENDEN ........................................................ 19 3.2 EIGENSCHAFTEN VON WIDERSTAENDEN ........................................................... 20 3.2.1 BEGRIFFSDEFINITIONEN ................................................................... 21 3.2.2 REIHEN- UND PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN ................... 27 3.3 WIDERSTANDS WERTE ................................................................................... 28 3.4 WERTEKENNZEICHNUNG VON WIDERSTAENDEN ................................................ 31 3.4.1 KENNZEICHNUNG VON WIDERSTAENDEN DURCH FARBCODE ................ 31 3.4.2 KENNZEICHNUNG VON WIDERSTAENDEN DURCH KLARTEXT ................ 33 3.4.3 KENNZEICHNUNG VON SMD-WIDERSTAENDEN ................................ 34 3.5 BAUFORMEN VON FESTWIDERSTAENDEN ........................................................... 38 3.5.1 DRAHTWIDERSTAENDE ...................................................................... 38 3.5.1.1 AUFBAU UND EIGENSCHAFTEN VON DRAHTWIDERSTAENDEN 38 3.5.1.2 AUSFUEHRUNGEN VON DRAHTWIDERSTAENDEN ................... 39 3.5.1.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES WIDERSTANDSWERTES . . 41 3.5.1.4 FREQUENZABHAENGIGKEIT VON DRAHTWIDERSTAENDEN ... 42 3.5.2 MASSEWIDERSTAENDE ...................................................................... 44 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 3.5.3 KOHLESCHICHTWIDERSTAENDE ............................................................ 45 3.5.3.1 EINSATZBEREICHE UND ALLGEMEINE DATEN .................... 45 3.5.3.2 ALLGEMEINES ZUR HERSTELLUNG .................................... 46 3.5.3.3 SPEZIELLE HERSTELLVERFAHREN ....................................... 47 3.5.4 METALLSCHICHTWIDERSTAENDE (METALLFILMWIDERSTAENDE) ................ 48 3.5.4.1 METALLOXID-SCHICHTWIDERSTAENDE ............................... 48 3.5.4.2 EDELMETALL-SCHICHTWIDERSTAENDE ................................. 48 3.5.4.3 METALLSCHICHTWIDERSTAENDE MIT METALL-LEGIERUNGEN . 48 3.5.4.4 METALLGLASUR-WIDERSTAENDE ......................................... 49 3.5.5 SMD-WIDERSTAENDE ...................................................................... 50 3.5.5.1 AUFBAUFORMEN VON SMD-WIDERSTAENDEN ................. 50 3.5.5.2 HF-EIGENSCHAFTEN VON SMD-WIDERSTAENDEN ........... 54 3.5.5.3 IMPULSBELASTUNG BEI SMD-WIDERSTAENDEN ................. 58 3.6 WIDERSTANDSNETZWERKE ............................................................................ 60 3.6.1 EINSATZBEREICHE ......................................................................... 60 3.6.2 AUSFUEHRUNGSFORMEN ................................................................... 61 3.6.3 EIGENSCHAFTEN UND AUFBAU ......................................................... 62 3.7 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................... 64 4 VERAENDERBARE WIDERSTAENDE, POTENZIOMETER ................................................... 67 4.1 VERAENDERBARER WIDERSTAND ...................................................................... 67 4.2 GRUNDPRINZIP DES POTENZIOMETERS ........................................................... 68 4.3 INDUSTRIELLER EINSATZ VON POTENZIOMETERN .............................................. 72 4.3.1 EINSATZBEREICHE ......................................................................... 72 4.3.2 WIDERSTANDSELEMENTE ................................ 72 4.3.2.1 DRAHT ALS WIDERSTANDSELEMENT ................................ 72 4.3.2.2 WIDERSTANDSELEMENT IN HYBRIDTECHNIK ................... 73 4.3.2.3 LEITENDER KUNSTSTOFF ALS WIDERSTANDSELEMENT .... 73 4.3.3 MECHANISCHE DREHWINKEL ......................................................... 73 4.3.3.1 MEHRWENDEIPOTENZIOMETER ...................................... 73 4.3.3.2 PRAEZISIONSPOTENZIOMETER MIT EINER MECHANISCHEN UMDREHUNG (360 DREHWINKEL) .............................. 74 4.3.4 MECHANISCHE BAUFORMEN ........................................................... 74 4.3.4.1 EINLOCHBEFESTIGUNG ................................................... 74 4.3.4.2 PRAEZISIONSPOTENZIOMETER MIT SYNCHROFLANSCH (SERVOFLANSCH- UND KUGELLAGER) .............................. 75 4.4 BEGRIFFSDEFINITIONEN ZUM POTENZIOMETER ................................................. 76 4.4.1 ALLGEMEINE BEGRIFFE ................................................................. 76 4.4.2 POTENZIOMETER-BETAETIGUNG ...................................................... 77 4.4.3 KLIMATISCHE PRUEFKLASSE .............................................................. 78 4.4.4 NENNWERTE UND EIGENSCHAFTEN ................................................. 79 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.4.5 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN WIDERSTANDSWERT UND EINSTELLBEWEGUNG .............................................................. 82 4.4.6 SPANNUNGSVERHAELTNISSE .............................................................. 84 4.4.7 FUNKTIONSVERLAUF (WIDERSTANDSWERTVERLAUF) ........................... 85 4.4.8 WEITERE EIGENSCHAFTEN .............................................................. 87 4.4.9 WELLENENDEN, BEFESTIGUNGSMITTEL UND ANSCHLUESSE ................ 88 4.4.10 VORZUGSWERTE FUER DEN GESAMTWIDERSTAND ................................ 89 4.4.11 KENNZEICHNUNG DER POTENZIOMETER ............................................ 89 4.5 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................... 89 5 VERAENDERLICHE, NICHTLINEARE WIDERSTAENDE ......................................................... 91 5.1 NTC-WIDERSTAND, HEISSLEITER ................................................................... 92 5.1.1 EINSATZBEREICHE DES HEISSLEITERS ................................................. 92 5.1.2 HERSTELLUNG VON HEISSLEITERN, LEITUNGSMECHANISMUS ............. 94 5.1.3 WIDERSTANDSKENNLINIE ................................................................. 95 5.1.4 TEMPERATURKOEFFIZIENT ................................................................. 101 5.1.5 SPANNUNGS-STROMKENNLINIE ......................................................... 102 5.1.6 ZEITKONSTANTE ................................................................................. 105 5.1.7 DATENBLATTANGABEN ......................................................................... 106 5.1.8 WICHTIGER HINWEIS ZUR ANWENDUNG VON NTCS ......................... 107 5.1.9 ANWENDUNG: TEMPERATURMESSUNG .............................................. 108 5.1.10 ANWENDUNG: LINEARISIERUNG DER NTC-WIDERSTANDSKENNLINIE . 109 5.1.11 ANWENDUNG: EINSCHALTSTROMBEGRENZUNG ................................... 110 5.1.12 ANWENDUNG: FLUESSIGKEITS-NIVEAUFUEHLER ...................................... 111 5.1.13 ANWENDUNG: AN SPRECH VERZOEGERUNG ........................................... 111 5.2 PTC-WIDERSTAND, KALTLEITER ...................................................................... 112 5.2.1 EINSATZBEREICHE DES KALTLEITERS ................................................... 113 5.2.2 HERSTELLUNG VON KALTLEITEM, LEITUNGSMECHANISMUS ............. 114 5.2.3 WIDERSTANDSKENNLINIE ................................................................ 115 5.2.4 TEMPERATURKOEFFIZIENT .............................................................. 116 5.2.5 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE ...................................................... 117 5.2.6 SPANNUNGS- UND FREQUENZABHAENGIGKEIT DES PTC-WIDERSTAND ................................................................... 119 5.2.7 ANWENDUNG: TEMPERATURFUEHLER ................................................... 119 5.2.8 ANWENDUNG: STROEMUNGSMESSER UND FLUESSIGKEITS-NIVEAUFUEHLER ................................................... 120 5.2.9 ANWENDUNG: SELBSTREGELNDER THERMOSTAT ................................... 120 5.2.10 ANWENDUNG: UEBERSTROMSICHERUNG .............................................. 121 5.3 VDR-WIDERSTAND, VARISTOR ......................................................................... 122 5.3.1 EINSATZBEREICHE DES VARISTORS ...................................................... 122 5.3.2 HERSTELLUNG VON VARISTOREN, LEITUNGSMECHANISMUS ................... 123 5.3.3 STROM-SPANNUNGS-KENNLINIE ...................................................... 124 X INHALTSVERZEICHNIS 5.3.4 BEGRIFFSDEFINITIONEN UND DATENBLATTANGABEN .............................. 127 5.3.5 HINWEIS ZUR ANWENDUNG VON VARISTOREN .................................... 129 5.3.6 ANWENDUNG: UEBERSPANNUNGSSCHUTZ ............................................ 129 5.4 LDR-WIDERSTAND, FOTOWIDERSTAND ............................................................ 130 5.4.1 EINSATZBEREICHE DES FOTOWIDERSTANDES ......................................... 131 5.4.2 HERSTELLUNG VON FOTOWIDERSTAENDEN, LEITUNGSMECHANISMUS . . 132 5.4.3 WIDERSTANDSKENNLINIE .................................................................... 136 5.4.4 DYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN ......................................................... 138 5.4.5 KENNWERTE, DATENBLATTANGABEN .................................................... 138 5.4.6 ANWENDUNG, PRINZIPSCHALTUNG .................................................... 140 5.4.7 ZUSAMMENFASSUNG ......................................................................... 141 6 DURCH DEHNUNG VERAENDERBARER WIDERSTAND ...................................................... 143 6.1 DEHNUNGSMESSSTREIFEN, ALLGEMEINES .......................................................... 143 6.2 EINSATZBEREICHE DES DEHNUNGSMESSSTREIFENS ............................................ 144 6.3 DMS AUFBAU ............................................................................................... 146 6.3.1 GRUNDKONSTRUKTION ...................................................................... 146 6.3.2 DRAHT-DMS .................................................................................... 148 6.3.3 FOLIEN-DMS ................................................................................. 148 6.3.4 HALBLEITER-DMS ............................................................................ 150 6.3.5 ROEHRCHEN-DMS ............................................................................ 150 6.4 DMS FUNKTIONSPRINZIP .............................................................................. 151 6.5 KENNDATEN .................................................................................................... 151 6.6 MESSVERFAHREN, BRUECKENSCHALTUNGEN ......................................................... 154 6.6.1 VIERTELBRUECKE ................................................................................. 157 6.6.2 HALBBRUECKE .................................................................................... 158 6.6.3 VOLLBRUECKE .................................................................................... 159 6.7 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 161 7 MAGNETFELDABHAENGIGER WIDERSTAND ....................................................................... 163 7.1 FELDPLATTE .................................................................................................... 163 7.2 KENNLINIEN .................................................................................................... 164 7.3 EINSATZBEREICHE DER FELDPLATTE .................................................................... 165 7.4 AUFBAU, WIRKUNGSWEISE ............................................................................ 165 7.5 AUSFUEHRUNGSFORMEN .................................................................................... 167 7.6 PERMALLOY-SENSOREN .................................................................................... 168 7.7 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 169 8 KONDENSATOREN ........................................................................................................... 171 8.1 WIRKUNGSWEISE UND EIGENSCHAFTEN VON KONDENSATOREN ......................... 171 8.1.1 ALLGEMEINES ................................................................................. 171 8.1.2 KONDENSATOR IM GLEICHSTROMKREIS .............................................. 172 INHALTSVERZEICHNIS XI 8.1.3 KONDENSATOR LADEN UND ENTLADEN ................................................. 173 8.1.4 KONDENSATOR IM WECHSELSTROMKREIS ............................................ 175 8.1.5 REIHEN- UND PARALLELSCHALTUNG VON KONDENSATOREN ................... 176 8.2 DIELEKTRISCHE STOFFE .................................................................................... 177 8.2.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN DER DIELEKTRIKA ................................. 177 8.2.2 DIELEKTRISCHE POLARISATION ............................................................ 179 8.2.2.1 ELEKTRONENPOLARISATION .................................................. 179 8.2.2.2 IONENPOLARISATION .......................................................... 180 8.2.2.3 ORIENTIERUNGSPOLARISATION ............................................ 180 8.2.2.4 FREQUENZABHAENGIGKEIT VON S R ....................................... 180 8.2.2.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT VON E T .................................... 180 8.2.3 EINTEILUNG DER DIELEKTRIKA ............................................................ 181 8.2.3.1 UNPOLARE STOFFE ............................................................ 181 8.2.3.2 POLARE STOFFE .................................................................. 181 8.2.3.3 FERROELEKTRIKA ............................................................... 182 8.2.3.4 PIEZOELEKTRISCHE WERKSTOFFE .......................................... 183 8.2.3.5 KUNSTSTOFFE .................................................................... 183 8.3 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT ............................................................................ 185 8.3.1 VOLUMENLEITFAEHIGKEIT .................................................................... 186 8.3.2 OBERFLAECHENLEITFAEHIGKEIT .............................................................. 186 8.4 DIELEKTRISCHER DURCHSCHLAG ...................................................................... 187 8.5 DIELEKTRIKA IM ELEKTRISCHEN WECHSELFELD ................................................. 189 8.6 SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN DIELEKTRISCHER STOFFE ............................................ 192 8.7 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN DES TECHNISCHEN KONDENSATORS ...................... 194 8.8 WICHTIGE KENNGROESSEN EINES KONDENSATORS .............................................. 198 8.9 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 200 8.10 KENNZEICHNUNG VON KONDENSATOREN ........................................................ 203 8.10.1 ANGABE DER NENNKAPAZITAET ........................................................... 203 8.10.2 ANGABE DER TOLERANZ ................................................................... 205 8.10.3 ANGABE DER NENNSPANNUNG ......................................................... 205 8.10.4 TEMPERATUR-UND TOLERANZANGABEN ..............................................206 8.10.5 KENNZEICHNUNG DES AUSSENBELAGES .............................................207 8.11 BAUARTEN UND BAUFORMEN VON KONDENSATOREN ........................................ 207 8.11.1 FOLIENKONDENSATOREN (WICKELKONDENSATOREN) .......................... 208 8.11.1.1 HERSTELLUNG VON FOLIENKONDENSATOREN ........................ 209 8.11.1.2 AUFBAU VON FOLIENKONDENSATOREN .............................. 210 8.11.1.3 PAPIERKONDENSATOR ...................................................... 212 8.11.1.4 METALLPAPIER-KONDENSATOR (MP-KONDENSATOR) . ... 213 8.11.1.5 KUNSTSTOFFFOLIENKONDENSATOR ...................................... 214 8.11.1.6 EIGENSCHAFTEN DER KUNSTSTOFFFOLIEN, ANWENDUNGSGEBIETE DER KONDENSATOREN ................... 217 8.11.1.7 KS- UND KP-KONDENSATOREN IM DETAIL ...................... 219 XII INHALTSVERZEICHNIS 8.11.1.8 MK-KONDENSATOREN IM DETAIL ................................... 222 8.11.1.9 EIGENSCHAFTEN UND ANWENDUNGSGEBIETE VON MK-KONDENSATOREN IM UEBERBLICK ..............................227 8.11.2 ELEKTROLYTKONDENSATOR ................................................................. 229 8.11.2.1 ALLGEMEINES ZU ELEKTROLYKONDENSATOREN ................... 229 8.11.2.2 ALUMINIUM-ELEKTROLYTKONDENSATOREN ........................ 230 8.11.2.3 TANTAL-FOLIEN-ELEKTROLYTKONDENSATOREN ...................... 240 8.11.3 MASSEKONDENSATOREN .................................................................... 243 8.11.3.1 KERAMIKKONDENSATOREN ................................................. 243 8.11.3.2 TANTAL-SINTER-ELEKTROLYTKONDENSATOREN ...................... 251 8.11.3.3 NIOB-ELEKTROLYTKONDENSATOREN ................................... 252 8.11.3.4 GLASKONDENSATOREN ...................................................... 253 8.11.4 SCHICHTKONDENSATOREN ................................................................. 254 8.11.4.1 KERAMIK-VIELSCHICHT-KONDENSATOREN ........................ 254 8.11.4.2 DICK- UND DUENNSCHICHT-KONDENSATOREN ..................... 254 8.11.4.3 GLIMMERKONDENSATOREN .............................................. 255 8.11.5 DOPPELSCHICHT-KONDENSATOREN ................................................... 255 8.11.6 VERAENDERBARE KONDENSATOREN ...................................................... 257 8.12 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 259 8.13 KAPAZITAETEN VON LEITERN UND AUFBAUTEN ................................................... 261 8.13.1 KUGEL UEBER EINER UNENDLICHEN, LEITENDEN UND GEERDETEN EBENE 261 8.13.2 GERADER DRAHT PARALLEL ZUR ERDE ................................................ 262 8.13.3 ZWEI KOAXIALE ZYLINDER, KONZENTRISCHE ROHRLEITUNG .............. 262 8.13.4 PARALLELDRAHTLEITUNG ...................................................................... 263 8.13.5 DURCHFUEHRUNG .............................................................................. 263 8.13.6 KAPAZITAET EINER KUGEL ................................................................... 263 8.13.7 KAPAZITAET VON ZWEI KUGELN MIT GLEICHEM RADIUS ...................... 264 8.13.8 KUGELKONDENSATOR ......................................................................... 264 8.13.9 VIA (DURCHKONTAKTIERUNG LEITERPLATTE) ........................................ 264 9 INDUKTIVITAETEN ............................................................................................................ 267 9.1 WIRKUNGSWEISE UND EIGENSCHAFTEN VON INDUKTIVITAETEN ........................... 267 9.1.1 ALLGEMEINES ................................................................................. 267 9.1.2 GRUNDLAGEN DES MAGNETISMUS ......................................................268 9.1.3 ELEKTROMAGNETISMUS ................................................................... 270 9.1.4 WIRKUNGSWEISE DER SPULE ........................................................... 271 9.1.4.1 MAGNETWIRKUNG DES STROMES ....................................... 271 9.1.4.2 DURCHFLUTUNG ..................................................................272 9.1.4.3 MAGNETISCHE FELDSTAERKE ...............................................272 9.1.4.4 MAGNETISCHE FLUSSDICHTE ............................................... 272 9.1.4.5 MAGNETISCHER FLUSS ....................................................... 275 INHALTSVERZEICHNIS XIII 9.1.4.6 INDUKTION ....................................................................... 276 9.1.4.7 KRAFT AUF STROMDURCHFLOSSENE LEITER ............................ 278 9.1.4.8 SELBSTINDUKTION ............................................................ 280 9.1.4.9 INDUKTIVITAET .................................................................... 280 9.1.4.10 INDUKTIVE KOPPLUNG ...................................................... 280 9.1.4.11 INDUKTIVER WIDERSTAND ................................................ 281 9.1.5 AUFBAU DER SPULE ......................................................................... 282 9.1.5.1 LUFTSPULE .......................................................................282 9.1.5.2 SPULE MIT KEM ............................................................... 282 9.1.6 KENNGROESSEN VON SPULEN .............................................................. 287 9.1.7 EIGENKAPAZITAET DER SPULE .............................................................. 288 9.1.8 ELEKTRISCHES VERHALTEN VON INDUKTIVITAETEN ................................ 289 9.1.8.1 SELBSTINDUKTION ............................................................ 289 9.1.8.2 EIN- UND AUSSCHALTEN VON GLEICHSPANNUNG AN EINER SPULE .............................................................. 290 9.1.8.3 SPULE IM WECHSELSTROMKREIS ...................................... 292 9.1.9 REIHEN- UND PARALLELSCHALTUNG VON SPULEN ................................ 293 9.2 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 294 9.3 DIMENSIONIERUNG VON SPULEN, INDUKTIVITAETSWERTE ................................... 295 9.3.1 A L -WERT ......................................................................................... 295 9.3.2 ZYLINDERSPULE, EINLAGIG, MIT UND OHNE KEM ..............................296 9.3.3 ZYLINDERSPULE, EINLAGIG, OHNE KEM ........................................... 296 9.3.4 ZYLINDERSPULE, MEHRLAGIG, OHNE KEM ........................................ 298 9.3.5 SPIRALFOERMIGE, EBENE SPULE ........................................................ 301 9.3.6 TOROIDSPULE ................................................................................... 301 9.3.7 DRAHTRING (OHNE KEM) ................................................................ 303 9.3.8 RECHTECKIGE, PLANARE LEITERSCHLEIFE AUF LEITERPLATTE ............. 303 9.3.9 INDUKTIVITAETEN AUF LEITERPLATTE ......................................................304 9.3.10 GERADER LEITER .............................................................................. 306 9.3.11 GERADER LEITER UEBER MASSEFLAECHE ................................................ 307 9.3.12 GERADER LEITER UEBER MASSEFLAECHE, EIN ENDE AN MASSE ........... 308 9.3.13 GERADER BANDLEITER ...................................................................... 308 9.3.14 PARALLELDRAHTLEITUNG (ZWEIDRAHTLEITUNG, DOPPELLEITUNG) .... 309 9.3.15 HOHLZYLINDER ................................................................................ 309 9.3.16 KOAXIALLEITUNG ..............................................................................310 9.3.17 VIA (DURCHKONTAKTIERUNG LEITERPLATTE) ........................................ 310 9.4 VERWENDUNGSZWECK, BEISPIELE ZUR ANWENDUNG VON SPULEN ................ 311 9.4.1 VERWENDUNG VON SPULEN IM GLEICHSTROMKREIS ........................... 311 9.4.2 VERWENDUNG VON SPULEN IM WECHSELSTROMKREIS ........................ 312 XIV INHALTSVERZEICHNIS 10 TRANSFORMATOREN UND UEBERTRAGER ......................................................................... 315 10.1 AUFGABEN UND EINSATZBEREICHE ................................................................. 315 10.2 MAGNETISCHE KOPPLUNG VON SPULEN ........................................................... 315 10.3 GEGENINDUKTION ............................................................................................ 316 10.3.1 KOPPLUNGSFAKTOR, STREUFAKTOR, STREUINDUKTIVITAET .......................... 316 10.3.1.1 KOPPLUNGSFAKTOR ........................................................... 316 10.3.1.2 STREUFAKTOR .................................................................... 317 10.3.1.3 STREUINDUKTIVITAET ........................................................... 318 10.3.1.4 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN KOPPLUNGSFAKTOR UND STREUFAKTOR ........................................................... 319 10.3.2 GEGENINDUKTIONSSPANNUNGEN ...................................................... 320 10.4 DER VERLUSTLOSE, STREUFREIE TRANSFORMATOR .................................................. 322 10.4.1 SEKUNDAERSEITE UNBELASTET .............................................................. 323 10.4.1.1 TRANSFORMATORENHAUPTGLEICHUNG ................................ 323 10.4.1.2 SPANNUNGS- UND STROMTRANSFORMATION ........................ 324 10.4.2 SEKUNDAERSEITE BELASTET ................................................................. 325 10.4.2.1 IMPEDANZTRANSFORMATION .............................................. 325 10.4.2.2 UEBERTRAGER ZWISCHEN OHMSCHEN WIDERSTAENDEN . . . 326 10.5 REALER (TECHNISCHER) TRANSFORMATOR ........................................................... 327 10.5.1 VERLUSTARTEN .................................................................................... 327 10.5.2 VERLUSTLOSER TRANSFORMATOR MIT STREUUNG .................................... 328 10.5.3 TRANSFORMATOR MIT WICKLUNGS- UND KEMVERLUSTEN .................... 329 10.5.4 VERBESSERTE M-ERSATZSCHALTUNG ................................................... 332 10.6 AUFBAU UND BAUFORMEN .............................................................................. 333 10.6.1 AUFBAU ............................................................................................ 333 10.6.2 WICKLUNGEN .................................................................................... 334 10.6.3 TRANSFORMATORKERN ......................................................................... 334 10.6.3.1 MATERIAL ......................................................................... 334 10.6.3.2 BAUFORMEN ................................................................... 335 10.7 DREHSTROMTRANSFORMATOR ........................................................................... 336 10.8 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 336 11 ELEKTRISCHE LEITUNGEN ............................................................................................. 339 11.1 UEBERSICHT DER UEBERTRAGUNGSMEDIEN ........................................................... 339 11.2 GRUNDLAGEN ZU ELEKTRISCHEN LEITUNGEN ....................................................... 340 11.2.1 WELLEN WIDERSTAND ......................................................................... 341 11.2.2 AUSBREITUNGSKOEFFIZIENT .............................................................. 343 11.2.3 AUSBREITUNGSGESCHWINDIGKEIT (PHASENGESCHWINDIGKEIT) .... 344 11.2.4 PHASENLAUFZEIT .............................................................................. 345 11.2.5 GRUPPENLAUFZEIT ........................................................................... 345 11.2.6 MESSUNG VON KURZSCHLUSS- UND LEERLAUFWIDERSTAND ............. 346 INHALTSVERZEICHNIS XV 11.2.7 EINGANGSIMPEDANZ ...................................................................... 347 11.2.8 RESONANZ ...................................................................................... 347 11.2.9 GEKOPPELTE LEITUNGEN ................................................................. 348 11.3 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................................... 349 11.4 EINDRAHTLEITUNG ............................................................................................350 11.4.1 RUNDLEITER NAHE EINER MASSEFLAECHE .............................................. 351 11.4.2 RUNDLEITER IM RECHTEN WINKEL EINER MASSEFLAECHE ...................... 351 11.4.3 RUNDLEITER ZWISCHEN ZWEI PARALLELEN MASSEFLAECHEN (SLAB LINE) .................................................................................... 352 11.4.4 RUNDLEITER MIT U-SCHIRM (TROUGH LINE, CHANNEL LINE) .... 352 11.4.5 RUNDLEITER AUF EINEM SUBSTRAT MIT RUECKWAERTIGER MASSEFLAECHE . 353 11.4.6 RUNDLEITER OBERHALB EINES SUBSTRATS MIT RUECKWAERTIGER MASSEFLAECHE ................................................................................... 353 11.5 ZWEIDRAHTLEITUNGEN ................................................................................... 354 11.5.1 PARALLELDRAHTLEITUNG ...................................................................... 354 11.5.2 ZWEIDRAHTLEITUNG UEBER MASSEFLAECHE ........................................... 358 11.5.3 ZWEIDRAHTLEITUNG MIT UNTERSCHIEDLICHEN LEITERDURCHMESSEM . 358 11.5.4 ZWEIDRAHTLEITUNG IN RUNDER ABSCHIRMUNG .................................. 358 11.5.5 TWISTED PAIR .................................................................................359 11.6 KOAXIALLEITUNG ........................................................................................... 362 11.6.1 AUFBAU UND ANWENDUNGEN DER RUNDEN KOAXIALLEITUNG ...........362 11.6.2 EIGENSCHAFTEN VON KOAXIALKABELN ............................................. 363 11.6.3 LEITUNGSBELAEGE VON KOAXIALLEITUNGEN BEI HOHEN FREQUENZEN . 367 11.6.4 KOAXIALKABEL MIT GESCHICHTETEM DIELEKTRIKUM ........................ 368 11.6.5 RUNDES, EXZENTRISCHES KOAXKABEL ............................................. 369 11.6.6 KOAXIALLEITUNG MIT QUADRATISCHER SCHIRMUNG .......................... 370 11.6.7 KOAXIALE BANDLEITUNG MIT RECHTECKFORM VON SCHIRM UND INNENLEITER ..............................................................................370 11.6.8 KOAXIALE BANDLEITUNG MIT RUNDEM SCHIRM ................................. 371 11.7 STREIFENLEITUNG ........................................................................................... 371 11.7.1 VOR- UND NACHTEILE, GRUNDFORMEN UND ANWENDUNGEN DER STREIFENLEITUNG ........................................................................ 371 11.7.2 MATERIALIEN UND SUBSTRATE VON STREIFENLEITERSCHALTUNGEN . . . 375 11.7.3 BAUFORMEN VON STREIFENLEITUNGEN ..............................................376 11.7.4 EINFACHE NAEHERUNGSFORMELN ZUR ANALYSE BESTIMMTER BAUFORMEN VON STREIFENLEITUNGEN ..............................................376 11.7.4.1 DOPPELBANDLEITUNG ...................................................... 377 11.7.4.2 MIKROSTREIFENLEITUNG (MICROSTRIP) ............................. 378 11.7.4.3 EINGEBETTETE MIKROSTREIFENLEITUNG (EMBEDDED MICROSTRIP) ................................................ 378 11.7.4.4 SYMMETRISCH GESCHIRMTE STREIFENLEITUNG (STRIPLINE, CENTERED STRIPLINE, TRIPLATE) ........................ 379 XVI INHALTSVERZEICHNIS 11.7.4.5 DOPPELTE, GESCHIRMTE STREIFENLEITUNG (DUAL STRIPLINE) .............................................................. 379 11.7.4.6 ASYMMETRISCHE, GESCHIRMTE STREIFENLEITUNG (ASYMMETRIC STRIPLINE) ................................................. 380 11.7.4.7 GEKOPPELTE MIKROSTREIFENLEITUNG (DIFFERENTIAL MICROSTRIP) ................................................................... 380 11.7.4.8 GEKOPPELTE, GESCHIRMTE STREIFENLEITUNG (DIFFERENTIAL STRIPLINE) ...................................................................... 381 11.7.5 EINFLUSS EINER KAPAZITIVEN LAST AUF UND Z O ........................... 381 11.7.6 MIKROSTREIFENLEITUNG (MICROSTRIP) ............................................. 382 11.7.6.1 STATISCHE ANALYSE EINER MIKROSTREIFENLEITUNG .... 385 11.7.6.2 DYNAMISCHE ANALYSE EINER MIKROSTREIFENLEITUNG . . 389 11.7.6.3 SYNTHESE EINER MIKROSTREIFENLEITUNG ....................... 391 11.7.6.4 DAEMPFUNG DER MIKROSTREIFENLEITUNG ....................... 392 11.7.6.5 FREQUENZGRENZEN DER MIKROSTREIFENLEITUNG ............ 394 11.7.6.6 MIKROSTREIFENLEITUNG UND WEITERE BAUELEMENTE . . . 394 11.7.7 KOPLANARE STREIFENLEITUNG (CPW = COPLANAR WAVEGUIDE) . . 395 11.7.8 SYMMETRISCHER STREIFENLEITER (STRIPLINE) ......................................396 11.7.9 ABGESCHIRMTER SYMMETRISCHER STREIFENLEITER (SHIELDED STRIPLINE) ......................................................................... 397 11.7.10 KOPLANARE ZWEIBANDLEITUNG (CPS * COPLANAR STRIPS) ........... 397 11.7.11 ASYMMETRISCHE KOPLANARE ZWEIBANDLEITUNG .............................. 402 11.7.12 KOPLANARE DREIBANDLEITUNG ........................................................ 402 11.7.13 KOPLANARE DREIBANDLEITUNG MIT MASSEFLAECHE ............................. 403 11.7.14 KOPLANARE STREIFENLEITUNG (CPW) MIT BERUECKSICHTIGUNG DER LEITERDICKE .............................................................................. 404 11.7.15 KOPLANARE STREIFENLEITUNG (CPW) MIT RUECKSEITIGER MASSEFLAECHE ...................................................... 405 11.7.16 KOPLANARE STREIFENLEITUNG MIT OBERER MASSE-ABSCHIRMFLAECHE 405 11.7.17 KANTENGEKOPPELTER SYMMETRISCHER STREIFENLEITER (NARROW SIDE COUPLED STRIPLINE) ................................................... 406 11.8 BAUELEMENTE IN MICROSTRIP-TECHNIK UND ANWENDUNGSBEISPIELE .... 407 11.8.1 RECHTWINKLIGER LEITUNGSKNICK ................................................... 408 11.8.2 LEITUNGSUNTERBRECHUNG ................................................................ 410 11.8.3 LEITERBREITENSTUFE ......................................................................... 411 11.8.4 MIKROSTREIFENLEERLAUF ................................................................... 411 11.8.5 BEISPIELE FUER DIE REALISIERUNG VON BAUELEMENTEN UND ELEMENTAREN SCHALTUNGEN ......................................................413 INHALTSVERZEICHNIS XVII 12 LICHTWELLENLEITER ........................................................................................................ 415 12.1 VOR- UND NACHTEILE DES LICHTWELLENLEITERS ................................................ 415 12.2 EINSATZ VON LICHTWELLENLEITEM ................................................................ 416 12.3 AUFBAU UND FUNKTIONSPRINZIP DES LICHTWELLENLEITERS ............................. 417 12.4 WELLENAUSBREITUNG IM LICHTWELLENLEITER, MODEN, DISPERSION .............. 420 12.5 MULTIMODE-FASER ......................................................................................... 423 12.6 GRADIENTENFASER ........................................................................................... 424 12.7 MONOMODE-FASER ......................................................................................... 425 12.8 SENDE- UND EMPFANGSELEMENTE VON LICHTWELLENLEITEM ........................... 426 12.8.1 SENDER VON LICHTWELLENLEITERN ................................................... 426 12.8.2 EMPFAENGER VON LICHTWELLENLEITERN ............................................. 427 12.9 DAEMPFUNG VON LICHTWELLENLEITEM ...........................................................428 12.9.1 BEDEUTUNG DER DAEMPFUNG ........................................................... 428 12.9.2 DAEMPFUNG UND VERWENDETE WELLENLAENGEN BEI LICHTWELLENLEITEM ................................................................... 429 12.10 VERSTAERKER IN LWL-STRECKEN ...................................................................... 430 12.11 VERBINDUNGEN VON LICHTWELLENLEITEM ...................................................... 432 12.11.1 SPLEISS VERBINDUNGEN VON LICHTWELLENLEITEM ............................. 433 12.11.2 STECKVERBINDUNGEN FUER LICHTWELLENLEITER ...................................433 12.11.3 EINFLUESSE AUF DIE EINFUEGUNGSDAEMPFUNG ..................................... 435 12.11.4 EINIGE BEISPIELE VON STANDARD-LWL-STECKEM ........................... 436 12.12 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 440 13 HOHLLEITER ................................................................................................................... 443 13.1 EINSATZGEBIETE, VOR- UND NACHTEILE VON HOHLLEITERN ................................ 443 13.2 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU VON HOHLLEITERN ................................................ 444 13.3 WELLENFORTPFLANZUNG UND WELLENTYPEN IN HOHLLEITERN ............................. 445 13.4 RECHTECKHOHLLEITER ...................................................................................... 446 13.5 RUNDHOHLLEITER ........................................................................................... 452 13.6 EINIGE DATEN VON HOHLLEITERN ................................................................... 454 13.7 HOHLLEITERBAUELEMENTE ..............................................................................457 13.8 HOHLRAUMRESONATOR MIT RECHTECKQUERSCHNITT ...........................................458 13.9 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 460 LISTE VERWENDETER FORMELZEICHEN .................................................................................... 463 LITERATUR ................................................................................................................................. 467 STICHWORTVERZEICHNIS ............................................................................................................. 471
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