Elektronik und Schaltungstechnik (eBook)

Ein verständlicher Einstieg

W. Friedrich Oehme, Mario Huemer, Markus Pfaff (Autoren)

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2011 | 1. Auflage
302 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
978-3-446-42965-9 (ISBN)

Infos

Dieses Lehrbuch führt in das Fachgebiet der elektronischen Schaltungstechnik ein und richtet sich an Studierende der Elektrotechnik, der Informatik, der Kommunikationstechnik und anderer technischer und informationstechnischer Studiengänge. Die Darstellung der grundlegenden Zusammenhänge ist anschaulich und auf das Verständnis der Schaltungen zugeschnitten. Eine Sammlung verständnisfördernder Fragen am Ende jedes Kapitels vertieft das Gelernte.

Der Leser erfährt, wie die wichtigen Bauelemente (Widerstand, Kondensator, Spule, Diode, Bipolar- und MOS-Transistor usw.) funktionieren und wie sie in Schaltungen eingesetzt werden. Kleinsignal-(Verstärker-)Betrieb und Großsignal-(Digital-)Betrieb werden erläutert und die wichtigsten Berechnungsmethoden vorgestellt.

Anhand ausgewählter Anwendungsschaltungen (Operationsverstärker, Analog-Digital-Umsetzer, CMOS-Technik, Speicher u. a.) wird die Realisierung komplexer Funktionen durch elektronische Schaltungen dargestellt. Auf die computerbasierte Schaltungsanalyse wird am Beispiel des Frequenzfilters kurz eingegangen (Programm PSPICE).

Für die zweite Auflage wurde das Buch um neue Lehrbeispiele erweitert und es wurden zahlreiche Verbesserungen eingearbeitet.

Apl. Prof. Dr.-Ing. W. Friedrich Oehme hat viele Jahre als Professor am Lehrstuhl für Technische Elektronik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg gelehrt.
Prof. Dr. techn. Mario Huemer leitet seit 2007 den Lehrstuhl für Eingebettete Systeme und Signalverarbeitung an der Alpen Adria Universität Klagenfurt.
FH-Prof. Dr. Markus Pfaff leitet die Fachbereiche Elektrotechnik und Hardwareentwurf an der Fachhochschule Hagenberg/Oberösterreich.

Inhalt

Vorwort 6
Inhalt 8
1 Einführung 12
1.1 Elektronische Schaltungen 12
1.2 Die Welt der elektronischen Bauelemente 13
1.3 Mikroelektronik 16
1.4 Der Weg durch das Buch 18
2 Physikalische Grundlagen elektrischer Schaltungen 20
2.1 Spannung und Strom 20
2.2 Widerstand, Kapazität, Induktivität 25
2.2.1 Stromleitung und Widerstand 26
2.2.2 Kapazität 30
2.2.3 Induktivität 32
2.3 Stromkreis 38
2.3.1 Grundbeziehungen 38
2.3.2 Parallel- und Serienschaltung 49
2.4 Reale Bauelemente 56
2.4.1 Widerstand, Kondensator und Spule 57
2.4.2 Verlustleistung und die Speicherung von Energie 62
2.5 Verständnisfragen 69
3 Passive Netzwerke 71
3.1 Signale in Schaltungen 71
3.2 Übertragungseigenschaften linearer Schaltkreise 78
3.2.1 Methode der komplexen Zeiger 78
3.2.2 Übertragungsfunktion und Bode-Diagramm 84
3.2.3 Vierpolmodell 91
3.3 Von der Übertragungsfunktion zum Netzwerk 97
3.4 Verständnisfragen 103
4 Halbleiterbauelemente 105
4.1 Diode und Transistor 105
4.1.1 pn-Übergang und Diode 105
4.1.2 Bipolartransistor 109
4.1.3 Feldeffekttransistor 112
4.2 Der Transistor in der Schaltung 118
4.2.1 Arbeitspunkt 118
4.2.2 Bipolartransistor im Kleinsignalbetrieb 122
4.2.3 Feldeffekttransistor im Kleinsignalbetrieb 128
4.3 Dynamische Signale in Transistoren und Dioden 133
4.3.1 Parasitäre Kapazitäten 134
4.3.2 Diode und Bipolartransistor 136
4.3.3 MOS-Feldeffekttransistor 141
4.4 Verständnisfragen 144
5 Analoge Grundschaltungen 146
5.1 Einzeltransistor als Verstärkergrundschaltung 146
5.1.1 Signalquelle und Last 146
5.1.2 Grundschaltungen des Bipolartransistors 149
5.1.3 Grundschaltungen des MOS-Feldeffekttransistors 165
5.2 Funktionsschaltungen mit mehreren Transistoren 172
5.2.1 Koppelkondensator 172
5.2.2 Darlington-Schaltung 173
5.2.3 Differenzverstärker 177
5.2.4 Schaltungen für Gleichstromquellen 184
5.3 Operationsverstärker 190
5.3.1 Universelle Grundschaltungen mit dem Operationsverstärker 190
5.3.2 Summierer, Differenzierer und Integrierer 197
5.4 Funktionsbausteine der Signalverarbeitung 201
5.4.1 Aktive Filter 202
5.4.2 Das Prinzip von Abtastung und Quantisierung 207
5.4.3 Digital/Analog-Umsetzer 211
5.4.4 Analog/Digital-Umsetzer 214
5.5 Rechnergestützte Schaltungsanalyse 221
5.6 Verständnisfragen 227
6 Digitale Grundschaltungen und Speicher 229
6.1 Digitale Schaltungen und ihre Charakterisierung 229
6.1.1 Digitale Variable und ihre Verknüpfung 229
6.1.2 Last und Verzweigung im Logiknetz 232
6.2 Realisierung der digitalen Grundfunktionen 235
6.2.1 Diodengatter und Dioden-Transistorgatter 236
6.2.2 CMOS-Inverter 241
6.2.3 Gatter in CMOS-Technik 248
6.2.4 Realisierung von Zeitintervallen 250
6.3 Ausblick auf das Feld komplexer Digitalbausteine 252
6.3.1 Schaltsymbole 252
6.3.2 Latch und Flipflop 255
6.3.3 Komplexgatter 262
6.3.4 Taktgeneratoren 264
6.4 Speicherbausteine für Digitalrechner 270
6.4.1 Bausteine für den Arbeitsspeicher (SRAM, DRAM) 270
6.4.2 Nichtflüchtige Speicher (ROM, EPROM, EEPROM) 280
6.5 Verständnisfragen 288
7 Anhang 290
7.1 Umrechnungstabelle der Vierpolparameter 290
7.2 Formelzeichen und Abkürzungen 291
Literatur 294
Index 296

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 3.11.2011
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Schlagworte: Analoge Schaltungen • Bauelemente • digitale Schaltungen • Elektronik • Elektrotechnik • Halbleiterbauelemente • Lehrbuch • Netzwerke • Schaltungstechnik
• ISBN-10: 3-446-42965-4 / 3446429654
• ISBN-13: 978-3-446-42965-9 / 9783446429659