Signalübertragung analoger Schaltungen (eBook)

Schwerpunkt: Operationsverstärkerschaltungen

Peter Westphal (Autor)

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2016 | 1. Auflage
212 Seiten
Books on Demand (Verlag)
978-3-7431-5494-0 (ISBN)

Infos

Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Operationsverstärker, Spannungsquellen und Stromquellen sind die wesentlichen Bauelemente linearer, elektronischer Netzwerke. Ihr Zusammenwirken zu beschreiben, ist auch im mathematischen Sinne eine komplexe Angelegenheit. Wer dieses Buch gelesen hat, beherrscht die Vorgehensweise zur Berechnung des frequenz- und zeitabhängigen Übertragungsverhaltens. Die Lösungen für die wichtigsten analogen Schaltungen können aber auch einfach nachgeschlagen werden. Das Buch wendet sich vorwiegend an Studenten und Absolventen der Ingenieur- und Naturwissenschaften. Einige Stichworte zum Inhalt: - Komplexe Zahlen und Widerstände - Laplace-Transformation - Übertragungsfunktion im Frequenzraum - Amplituden- und Phasengang - Sprung- und Pulsantworten - Passive und aktive Tief-, Hoch- und Bandpassfilter - Serielle und parallele Schwingkreise - Spannungsverstärker mit Operationsverstärker - Strom/Spannungs-Wandler (mit Fotodiode) - PID-Regler - Integrator und Differentiator - Dioden- und Transistorschaltungen Mit 138 Abbildungen (davon 2 farbige).

Dr. rer. nat. Peter Westphal ist Entwicklungsprojektleiter in einem Hochtechnologie-Industrieunternehmen. Er hat an der RWTH Aachen Elektrotechnik studiert und an der WWU Münster in der Experimentalphysik promoviert. Einer seiner Arbeitsschwerpunkte liegt in der Detektion sehr kleiner (optischer) Signale, wobei häufig Operationsverstärker und Fotodioden zum Einsatz kommen.

Inhalt

Titelseite 3
Impressum 4
Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
Verwendete Symbole 11
1 Einleitung 13
2 Mathematische Grundlagen 15
2.1 Komplexe Zahlen 15
2.2 Lineare Gleichungssysteme 18
2.3 Komplexe Berechnungen Sprungfunktion
2.4 Die Arcustangens-Funktion 22
3 Knoten- und Maschenregel 26
4 Komplexe Widerstände 30
5 Übertragungsfunktion 35
5.1 Spannungsteiler- und Stromteiler-Regel 37
5.2 Entkoppelte Vierpole 38
6 Amplituden- und Phasengang 39
6.1 Berechnung eines Amplitudengangs 39
6.2 Berechnung eines Phasengangs 42
7 Laplace-Transformation 45
7.1 Hilfssätze für die Laplace-Transformation 47
7.2 Sprungantwort 48
7.3 Pulsantwort 49
8 Analyseprinzip anhand eines passiven Tiefpasses 1. Ordnung 51
8.1 Übertragungsfunktion 52
8.2 Amplitudengang 52
8.3 –3 dB-Grenzfrequenz 54
8.4 Phasengang 54
8.5 Pulsantwort 55
8.6 Bemerkungen zum Tiefpaß 1. Ordnung 57
8.7 Grafische Darstellung 57
8.8 Anstiegszeit 59
9 Weitere passive Tiefpässe 61
9.1 Gekoppelter Tiefpaß 2. Ordnung 61
9.2 Entkoppelter Tiefpaß 2. Ordnung 63
9.3 Entkoppelter Tiefpaß n-ter Ordnung 66
10 Passive Hochpässe 72
10.1 Hochpaß 1. Ordnung 72
10.2 Entkoppelter Hochpaß 2. Ordnung 74
10.3 Entkoppelter Hochpaß n-ter Ordnung 77
11 Passive Bandfilter 83
11.1 Gekoppelter RC-Bandpaß 2. Ordnung 83
11.2 Entkoppelter RC-Bandpaß 2. Ordnung 85
11.3 RC-Bandsperre (Doppel-T-Filter) 88
12 Schwingkreise 97
12.1 RLC-Serienschwingkreis 97
12.2 RLC-Parallelschwingkreis 101
13 Operationsverstärker 109
13.1 Entkopplung durch OPV-Impedanzwandler 114
13.2 Unkompensierte OPV 115
13.3 OPV im linearen Netzwerk 119
13.4 OPV-Grundschaltungen 121
14 Invertierende Grundschaltung 124
15 Aktive Tiefpässe 126
15.1 Tiefpaß 1. Ordnung 126
15.2 Tiefpaß 2. Ordnung 128
15.2.1 Einstellen einer Filtercharakteristik 133
15.3 Tiefpaß n-ter Ordnung 135
15.3.1 Tiefpässe mit kritischer Dämpfung 137
16 Aktive Hochpässe 142
16.1 Hochpaß 1. Ordnung 142
16.2 Hochpaß 2. Ordnung 145
16.2.1 Einstellen einer Filtercharakteristik 148
16.3 Hochpaß n-ter Ordnung 149
16.3.1 Hochpässe mit kritischer Dämpfung 151
17 Aktive Bandfilter 156
17.1 Bandpaß 2. Ordnung 156
17.2 Bandsperre 2. Ordnung 159
18 Aktiver Phasenschieber (Allpaß) 1. Ordnung 165
19 Verstärker mit OPV 171
19.1 Invertierender Verstärker 171
19.2 Nicht-invertierender Verstärker 173
20 Strom/Spannungs-Wandler 177
20.1 I/U-Wandler mit Fotodiode 182
20.1.1 Diskrete FET-Eingangsstufe 184
20.1.2 Rauschanalyse 185
21 PID-Regler 190
22 Integrator und Differentiator 194
22.1 Integrator 194
22.2 Differentiator 196
23 Dioden- und Transistorschaltungen 201
24 Anhang 205
24.1 Nützliche mathematische Gleichungen 205
24.2 Häufig benötigte Laplace-Korrespondenzen 206
24.3 Kenngrößen einiger OPV 208
Literatur 209
Stichwortverzeichnis 211

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 5.10.2016
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• ISBN-10: 3-7431-5494-3 / 3743154943
• ISBN-13: 978-3-7431-5494-0 / 9783743154940