Elektronik ohne Ballast - Grundlagen der Elektronik leicht verständlich
von: Dietmar Benda
Franzis, 2009
ISBN: 9783772337246
Sprache: Deutsch
1216 Seiten, Download: 6046 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Cover | 1 | ||
Copyright | 5 | ||
Vorwort | 6 | ||
Inhalt | 10 | ||
Teil 1 Elementarstufe | 28 | ||
A Grundlagen der Elektronik | 28 | ||
1 Die Grundrechenregeln | 30 | ||
1.1 Die Addition in verschiedenen Ziffernsystemen | 30 | ||
1.2 Übungen | 40 | ||
1.3 Die Subtraktion in verschiedenen Ziffernsystemen | 42 | ||
1.4 Übungen | 44 | ||
2 UND, ODER, EXKLUSIV-ODER und NICHT | 46 | ||
2.1 ODER-Verknüpfung | 47 | ||
2.2 UND-Verknüpfung | 51 | ||
2.3 EXKLUSIV-ODER-Verknüpfung | 52 | ||
2.4 Übungen | 54 | ||
2.5 Das Komplement und die Negation | 55 | ||
2.6 Übungen | 57 | ||
2.7 Wie subtrahiert ein Computer? | 58 | ||
2.8 Übungen | 60 | ||
3 Das ohmsche Gesetz und seine Anwendungen | 61 | ||
3.1 Zusammenhang zwischen U, I und R | 62 | ||
3.2 Übungen | 64 | ||
3.3 Anwendung des ohmschen Gesetzes | 66 | ||
3.4 Übungen | 68 | ||
4 Die kirchhoffschen Gesetze | 70 | ||
4.1 Die Reihenschaltung | 70 | ||
4.2 Übungen | 73 | ||
4.3 Der Spannungsteiler | 74 | ||
4.4 Generator mit Lastwiderstand | 75 | ||
4.5 Lineare und nichtlineare Widerstände | 77 | ||
4.6 Übungen | 81 | ||
4.7 Die ParalleIschaltung | 81 | ||
4.8 Übungen | 88 | ||
4.9 Belasteter Spannungsteiler | 88 | ||
4.10 Übungen | 91 | ||
5 Funktionen von Kondensator und Spule | 93 | ||
5.1 Funktionsbetrachtung des Kondensators | 93 | ||
5.2 Übungen | 95 | ||
5.3 Typen von Kondensatoren | 96 | ||
5.4 Funktionsbetrachtung der Spule | 96 | ||
5.5 Übungen | 97 | ||
5.6 Stromleiter im Magnetfeld | 98 | ||
5.6 Anwendung von Spulen | 103 | ||
6 Bauelemente und Schaltungen verbrauchen elektrische Leistung | 104 | ||
6.1 Prinzipielle Berechnung der Leistung | 104 | ||
6.2 Belastbarkeit von Bauteilen | 105 | ||
6.3 Leistung bei Wechselspannung | 108 | ||
6.4 Übungen | 110 | ||
6.5 Leistungsanpassung | 111 | ||
6.6 Übungen | 112 | ||
7 Zeitglieder und frequenzabhängige Widerstände | 114 | ||
7.1 Nochmals zur Wechselspannung | 114 | ||
7.2 Übungen | 116 | ||
7.3 Blindwiderstände | 116 | ||
7.4 Übungen | 119 | ||
7.5 Spule und Kondensator an Gleichspannung | 119 | ||
7.6 Übungen | 122 | ||
8 Dioden und Transistoren | 124 | ||
8.1 Dioden | 124 | ||
8.2 Z-Dioden | 129 | ||
8.3 Transistoren | 130 | ||
8.4 Übungen | 136 | ||
9 Lösungen zu den Übungen | 138 | ||
B Bauelemente | 148 | ||
1 Ohmsche (lineare) Widerstände | 150 | ||
1.1 Kennwerte | 150 | ||
1.2 Kohleschichtwiderstand | 156 | ||
1.3 Metalloxid-Schichtwiderstand | 161 | ||
1.4 Metallschichtwiderstand | 161 | ||
1.5 Drahtwiderstand | 162 | ||
1.6 Dreh-, Schiebe- und Trimmwiderstand | 168 | ||
1.7 Widerstandsnetzwerk in Schichttechnik | 171 | ||
2 Nichtlineare Widerstände | 172 | ||
2.1 Heißleiter (NTC-Widerstand) | 172 | ||
2.2 Kaltleiter (PTC-Widerstand oder Thermistor) | 173 | ||
2.3 Temperaturunabhängiger Widerstand | 173 | ||
2.4 Spannungs- und stromabhängiger Widerstand | 174 | ||
3 Kondensatoren | 176 | ||
3.1 Funktion | 176 | ||
3.2 Kennwerte | 178 | ||
3.3 Metallpapierkondensator | 180 | ||
3.4 Kunststoff-Folienkondensator | 182 | ||
3.5 Glimmerkondensator | 183 | ||
3.6 Elektrolytkondensator | 183 | ||
3.7 Keramikkondensator | 185 | ||
3.8 Kondensator mit veränderbarer Kapazität | 193 | ||
4 Spulen | 195 | ||
4.1 Elektrische Eigenschaften | 195 | ||
4.2 Induktivität von Einzel- und Doppelleitungen | 196 | ||
4.3 Luftspule | 196 | ||
4.4 Spule mit Massekern | 199 | ||
4.5 Spule mit Eisenblechkernen | 201 | ||
4.6 Spule mit Ferritkern | 204 | ||
5 Diskrete Halbleiterbauelemente | 205 | ||
5.1 Was sind Halbleiter? | 205 | ||
5.2 Stromfluss im Halbleiter | 209 | ||
5.3 Dioden | 210 | ||
5.3.1 Allzweckdiode | 213 | ||
5.3.2 Kapazitätsdiode | 214 | ||
5.3.3 Silizium-Schalterdiode | 217 | ||
5.3.4 Si-PIN-Dioden-Regler | 218 | ||
5.3.5 Z-Diode | 218 | ||
5.3.6 Tunneldiode | 219 | ||
5.3.7 Backward-Diode | 220 | ||
5.3.8 Silizium-Kontaktschutzdiode | 220 | ||
5.3.9 Schottky-Diode | 221 | ||
5.4 Gleichrichter | 221 | ||
5.4.1 Einweggleichrichter | 221 | ||
5.4.2 Brückengleichrichter | 222 | ||
5.5 Vierschichthalbleiter | 223 | ||
5.5.1 Vierschichtdiode | 223 | ||
5.5.2 Diac (Triggerdiode) | 224 | ||
5.4.3 Thyristoren | 225 | ||
5.5.4 Thyristortetrode | 228 | ||
5.5.5 Triac | 228 | ||
5.6 Transistoren | 229 | ||
5.6.1 Bipolartransistor | 230 | ||
5.6.2 Unipolartransistor | 236 | ||
5.6.3 Lawinentransistor | 239 | ||
5.6.4 Unijunction-Transistor | 240 | ||
5.7 Mikrowellengeneratoren | 240 | ||
5.8 Thermogenerator und Thermokühler | 243 | ||
5.9 Hallgenerator | 245 | ||
6 Integrierte Halbleiterschaltungen | 246 | ||
6.1 Digitale TTL-IS | 246 | ||
6.1.1 Funktionseigenschaften | 248 | ||
6.1.2 Eingangssignale | 249 | ||
6.1.3 Ausgangssignale | 250 | ||
6.1.4 TTL-Lasteinheit, Fan-out | 251 | ||
6.1.5 Störspannungsabstände | 252 | ||
6.1.6 Eingangs-Clamping-Dioden | 254 | ||
6.1.7 WIRED-OR | 254 | ||
6.1.8 Gatter | 256 | ||
6.1.9 Flipflops | 258 | ||
6.1.10 Stromspitzen | 259 | ||
6.1.11 Temperaturbereiche | 259 | ||
6.2 Digitale CMOS-IS | 259 | ||
6.2.1 Kennwerte | 260 | ||
6.2.2 Offene Eingänge | 261 | ||
6.2.3 Fan-out | 261 | ||
6.2.4 Eingangssignale | 262 | ||
6.2.5 ParalleIschaltung | 262 | ||
6.2.6 Interface für TTL-Schaltungen | 262 | ||
6.2.7 Eigenschaften | 262 | ||
6.2.8 Grenzwerte | 262 | ||
6.2.9 Betriebsspannung | 263 | ||
6.2.10 Behandlung von CMOS-Schaltungen | 263 | ||
6.3 Analoge (lineare) IS | 264 | ||
6.3.1 Operationsverstärker | 264 | ||
6.3.2 IS für Rundfunk- und Fernsehempfänger | 267 | ||
7 Bus-Funktionen | 270 | ||
7.1 IS mit Tri-state-Ausgang | 270 | ||
7.2 Halbleiterspeicher | 272 | ||
7.2.1 Schreib-Lese-Speicher | 273 | ||
7.2.2 Festspeicher | 273 | ||
7.2.3 Programmierbarer Festspeicher | 274 | ||
7.2.4 Löschbares PROM | 274 | ||
7.3 Ein-Ausgabe-Bausteine | 274 | ||
8 Sensoren | 277 | ||
8.1 Temperatursensoren | 277 | ||
8.2 Lichtsensoren | 278 | ||
8.3 Druck- und Kraftmess-Sensoren | 282 | ||
8.4 Sensoren zur Erfassung mechanischer Größen | 285 | ||
9 Optoelektronische Bauelemente | 288 | ||
9.1 Fotowiderstand | 288 | ||
9.2 Fotodiode | 289 | ||
9.3 Fototransistor | 290 | ||
9.4 Leuchtdioden | 291 | ||
9.5 Optokoppler | 295 | ||
10 SMD-Technik | 298 | ||
10.1 SMD-Widerstände | 298 | ||
10.2 SMD-Kondensatoren | 300 | ||
10.3 SMD-Dioden und -Transistoren | 300 | ||
10.4 Integrierte SMD-Schaltungen | 302 | ||
11 Normen und Symbole | 305 | ||
11.1 Kennzeichen für Veränderbarkeit | 305 | ||
11.2 Widerstände | 305 | ||
11.3 Spulen | 307 | ||
11.4 Kondensatoren | 307 | ||
11.5 Halbleiterwiderstände | 308 | ||
11.6 Halbleiterdioden und Vierschichtelemente | 308 | ||
11.7 Bipolare Transistoren | 309 | ||
11.8 Unipolare Transistoren | 310 | ||
C Messen an Bauelementen und Schaltungen | 312 | ||
1 Was man beim Messen alles beachten muss | 313 | ||
1.1 Messen der elektrischen Größen | 315 | ||
1.2 Sicherung des Messgeräts | 321 | ||
2 Basiswissen der Messtechnik mit dem Digitalmultimeter (DMM) | 323 | ||
2.1 Polarität bei Spannungsmessungen | 324 | ||
2.2 Übungen | 328 | ||
2.3 Polarität bei Strommessungen | 328 | ||
2.4 Messen von Gleich- oder Wechselgrößen | 330 | ||
2.5 Welcher Messbereich soll gewählt werden? | 331 | ||
2.6 Weitere Messfunktionen bei DMM | 336 | ||
2.7 Innenwiderstandsverhältnis von Messobjekt und Messgerät | 342 | ||
2.8 Messleitungen, Einfluss von Länge und Qualität | 343 | ||
2.9 Messgenauigkeit der Messinstrumente | 346 | ||
2.10 Fehler im Messaufbau oder im Messobjekt | 347 | ||
3 MesspraktikummitDMM | 349 | ||
3.1 Durch Widerstandsmessungen im Stromkreis Festzustellendes | 349 | ||
3.2 Übungen | 353 | ||
3.3 Schneller Komponententest | 353 | ||
3.4 Übungen | 357 | ||
3.5 Funktionsprüfungen an Halbleiterbauelementen durch Spannungsmessungen | 358 | ||
4 Messungenmitdem Oszilloskop | 363 | ||
4.1 Funktionsübersicht und Bedienelemente | 363 | ||
4.2 Erzeugung der Zeitablenkung | 365 | ||
4.3 Triggerflanke und Triggerpegel | 366 | ||
4.4 Stabilität | 367 | ||
4.5 Triggersignale | 367 | ||
4.6 Ankopplung | 368 | ||
4.7 Helltastung | 369 | ||
4.8 Dehnung | 369 | ||
4.9 Übungen | 370 | ||
5 MessungenmithilfedesPC | 374 | ||
5.1 Wie funktioniert ein PC-Oszilloskop? | 375 | ||
5.2 DMM mit Computerschnittstelle | 376 | ||
6 Lösungen zu den Übungen | 380 | ||
Teil 2 Aufbaustufe | 382 | ||
A Analoge (lineare) Schaltungstechnik | 382 | ||
1 Definitionen und Grundbegriffe der Analogtechnik | 383 | ||
1.1 Merkmale analoger Signalverarbeitung | 383 | ||
1.2 Übertragungselemente der Analogtechnik | 384 | ||
1.3 Funktionsdefinitionen | 384 | ||
2 Grundschaltungen | 386 | ||
2.1 Spannungsteiler | 386 | ||
2.2 Brückenschaltungen | 388 | ||
2.2.1 Messbrücken für ohmsche Widerstände | 391 | ||
2.2.2 Kapazitäts- und Induktivitätsmessbrücken | 393 | ||
2.2.3 Temperatur- und HF-Strom-Messbrücken | 394 | ||
2.2.4 Dehnungs- und Druckmessbrücken | 395 | ||
2.3 Phasenverschiebungsschaltungen | 396 | ||
2.3.1 Phasenverschiebungsglieder | 396 | ||
2.3.2 Phasenbrücken | 399 | ||
2.4 Frequenzabhängige Übertragungsglieder und Filter | 400 | ||
2.5 Übungen | 403 | ||
3 Spannungs- und Stromversorgungsschaltungen | 406 | ||
3.1 Gleichrichterschaltungen | 407 | ||
3.1.1 Einwegschaltung | 408 | ||
3.1.2 Zweiwegschaltung | 409 | ||
3.1.3 Zweiweg-Brückenschaltung | 410 | ||
3.1.4 Gesteuerter Gleichrichter | 411 | ||
3.2 Ladekondensator und Siebglieder | 413 | ||
3.2.1 Ladekondensator | 413 | ||
3.2.2 Siebglieder | 414 | ||
3.3 Spannungsvervielfachung | 416 | ||
3.4 Begrenzer- und Stabilisierungsschaltungen | 418 | ||
3.4.1 Diodenschaltungen | 419 | ||
3.4.2 Z-Diodenschaltung | 420 | ||
3.5 Elektronische Regler | 424 | ||
3.5.1 Funktionsmerkmale | 425 | ||
3.5.2 Spannungsstabilisierung | 427 | ||
3.6 Übungen | 434 | ||
4 Verstärkerschaltungen | 437 | ||
4.1 Grundlagen der Verstärkertechnik | 437 | ||
4.1.1 Das Dezibel als Maßeinheit der Verstärkung | 438 | ||
4.1.2 Übertragungseigenschaften | 440 | ||
4.1.3 Verzerrungen, Klirrfaktor und Störsignale | 444 | ||
4.1.4 Nullpunktdrift und Ausgangswerte | 446 | ||
4.2 Verstärkergrundschaltungen | 447 | ||
4.2.1 Strom-, Spannungs- und Leistungsverstärkerstufe | 448 | ||
4.2.2 Erzeugung des Arbeitspunkts | 455 | ||
4.3 Verstärkerkopplungen | 456 | ||
4.3.1 Widerstandskopplung | 457 | ||
4.3.2 Direkte oder galvanische Kopplung | 457 | ||
4.3.3 Kapazitive Kopplung | 458 | ||
4.3.4 Übertrager- und Bandfilterkopplung | 458 | ||
4.4 Verstärkergegenkopplungen | 461 | ||
4.4.1 Thermische Beanspruchung | 466 | ||
4.4.2 Gegenkopplung über mehrere Stufen | 468 | ||
4.5 Mehrstufige Verstärkergrundschaltungen | 469 | ||
4.5.1 Differenzverstärker | 470 | ||
4.5.2 Gegentaktverstärker | 473 | ||
4.5.3 Kaskadenverstärker | 475 | ||
4.5.4 Kettenverstärker | 476 | ||
4.6 Übungen | 477 | ||
5 Schwingschaltungen | 481 | ||
5.1 Mitkopplung | 481 | ||
5.2 LC-Oszillator | 482 | ||
5.3 RC-Oszilator | 483 | ||
5.4 Quarzoszillatoren | 486 | ||
5.5 Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) | 487 | ||
5.6 Übungen | 490 | ||
6 Modulator- und Demodulatorschaltungen | 492 | ||
6.1 Amplitudenmodulation (AM) | 493 | ||
6.2 Demodulatorschaltungen für AM | 498 | ||
6.3 Frequenzmodulation (FM) | 500 | ||
6.4 Demodulatorschaltungen für FM | 502 | ||
6.5 Übungen | 505 | ||
7 Integrierte Verstärker | 507 | ||
7.1 Kennwerte des Operationsverstärkers | 507 | ||
7.2 Grundschaltungen | 512 | ||
7.3 Übungen | 512 | ||
8 Aktive Filter | 518 | ||
8.1 Filter erster Ordnung | 518 | ||
8.2 Filter höherer Ordnung | 519 | ||
9 Analog-Digital-Wandler | 522 | ||
9.1 Verfahren | 522 | ||
9.2 Parallelverfahren | 523 | ||
9.3 Wägeverfahren | 524 | ||
9.4 Einsatz integrierter AD-Wandler | 525 | ||
10 Lösungen zu den Übungen | 531 | ||
B Digitale Schaltungstechnik | 536 | ||
1 Digitale Signale als Träger der Informationen | 537 | ||
1.1 Das digital-binäre System | 537 | ||
1.2 Vergleich von digitaler und analoger Signalverarbeitung | 538 | ||
1.2.1 Leistung und Wirkungsgrad | 538 | ||
1.2.2 Betriebssicherheit und Stabilität | 539 | ||
1.2.3 Genauigkeit | 540 | ||
2 Funktionen der Bauelemente in digitalen Schaltungen | 541 | ||
2.1 Elektrische Funktion eines Schalters | 542 | ||
2.2 Diode als Schalter | 542 | ||
2.3 Transistor als Schalter | 544 | ||
2.4 Definition der Schaltzeiten | 547 | ||
2.5 Emitterschaltung im Schalterbetrieb | 549 | ||
2.6 Kollektorschaltung im Schalterbetrieb | 550 | ||
2.7 Transistorschalter bei induktiver und kapazitiver Last | 551 | ||
2.8 Übertragung, Klammerung und Begrenzung digitaler Signale | 555 | ||
2.8.1 Kapazitive Kopplung | 555 | ||
2.8.2 Kompensierter Spannungsteiler | 556 | ||
2.8.3 Klammer- und Begrenzerschaltungen | 557 | ||
2.9 Übungen | 559 | ||
2.10 Kennwerte von TTL-ICs | 561 | ||
2.11 Kennwerte von CMOS-ICs | 564 | ||
3 Logische Grundschaltungen | 566 | ||
3.1 Negation (NICHT-Verknüpfung) | 567 | ||
3.2 Konjunktion (UND-Verknüpfung) | 569 | ||
3.3 Disjunktion (ODER-Verknüpfung) | 570 | ||
3.4 NAND-Verknüpfung | 572 | ||
3.5 NOR-Verknüpfung | 574 | ||
3.6 ANTIVALENZ-Verknüpfung | 575 | ||
3.7 ÄQUIVALENZ-Verknüpfung | 576 | ||
3.8 Übungen | 577 | ||
4 Logische Schaltnetze | 580 | ||
4.1 Prioritätsencoder | 580 | ||
4.2 Multiplexer (Datenselektor) | 581 | ||
4.3 Demultiplexer (Decoder) | 583 | ||
4.4 Vergleicher | 584 | ||
4.5 Komplementierer | 587 | ||
4.6 Volladdierer | 588 | ||
4.7 Arithmetisch-logische Einheit (ALU) | 594 | ||
5 Kippstufen, Speicherschaltungen | 598 | ||
5.1 Gliederung und Funktion | 598 | ||
5.2 Integrierte Kippschaltungen und Taktgeneratoren | 600 | ||
5.2.1 RS- oder Basis-Flipflop | 600 | ||
5.2.2 Positiv-flankengetriggertes Flipflop | 601 | ||
5.2.3 Negativ-flankengesteuertes Flipflop | 603 | ||
5.2.4 Pulsgetriggertes Flipflop (Master-Slave) | 604 | ||
5.2.5 Monoflop | 605 | ||
5.2.6 Schmitt-Trigger | 606 | ||
5.3 Übungen | 607 | ||
6 Schaltwerke | 609 | ||
6.1 Betriebsarten | 609 | ||
6.1.1 Synchrone Steuerung | 609 | ||
6.1.2 Asynchrone Steuerung | 609 | ||
6.2 Taktgenerator | 610 | ||
6.3 Zähler und Frequenzteiler | 610 | ||
6.4 Ringzähler | 615 | ||
6.5 Schieberegister | 617 | ||
6.6 Rechenelemente | 620 | ||
6.7 Übungen | 624 | ||
7 Codes und Code-Umsetzer | 625 | ||
7.1 Code-Umsetzer | 626 | ||
7.1.1 BCD-zu-Dezimal-Decodierer | 627 | ||
7.1.2 Excess-3-zu-Dezimal-Decodierer | 627 | ||
7.1.3 BCD-zu-Siebensegment-Decodierer | 629 | ||
7.2 Paritätsgenerator, Paritätsprüfer | 631 | ||
8 Digital-Analog-Umsetzer (DAU) | 633 | ||
8.1 Stromsummierer | 633 | ||
8.2 Widerstandskettenleiter | 637 | ||
8.3 DAU mit elektronischen Schaltelementen | 638 | ||
8.4 Einchip-DAU | 641 | ||
8.5 Übungen | 645 | ||
9 Digitale Filter | 647 | ||
9.1 A-D- und D-A-Umsetzung | 647 | ||
9.2 Grundaufbau | 648 | ||
9.3 IC-Beispiel | 649 | ||
10 KV-Diagramme zur Erstellung von Schaltnetzen | 653 | ||
10.1 Das KV-Diagramm | 653 | ||
10.2 Beispiel mit drei Variablen | 654 | ||
10.3 Bausteinauswahl | 656 | ||
10.4 Beispiel mit fünf Variablen | 657 | ||
11 Lösungen zu den Übungen | 660 | ||
C Mikroprozessor-und Computer-Schaltungstechnik | 666 | ||
1 Was sind Bus-Leitungen und Bus-Systeme? | 668 | ||
1.1 Mögliche schaltungstechnische Lösungen | 670 | ||
1.2 Beispiel für eine Programminstruktion | 672 | ||
1.3 Blockschaltbild eines Speicherbausteins | 674 | ||
2 Aufbau des Computers und der MPU | 676 | ||
2.1 Einige Prozessoren | 676 | ||
2.2 16-bit-MPU | 677 | ||
2.3 Eingehendere Erläuterung einiger Anschlussfunktionen | 682 | ||
3 Was sind Befehle und Adressierungen? | 686 | ||
3.1 Code-Informationen | 686 | ||
3.2 Befehlsaufbau | 686 | ||
4 Wie werden Befehle und Unterbrechungen zeitlich gesteuert? | 692 | ||
4.1 Arbeitsgeschwindigkeit | 692 | ||
4.2 Operationszyklen | 692 | ||
5 Mikroprozessorgesteuerte Halbleiterspeicher | 700 | ||
5.1 Speicherkenngrößen | 700 | ||
5.2 Schreib-Lese-Speicher | 701 | ||
5.2.1 Statische Speicher | 701 | ||
5.2.2 Dynamische Speicher | 704 | ||
5.3 Festwertspeicher | 705 | ||
5.4 Wie werden Speicherbausteine an die MPU angeschlossen? | 708 | ||
6 Arbeiten mit Ein-/Ausgabe- Bausteinen | 717 | ||
6.1 Einfache Ein-/Ausgabe-Funktion | 720 | ||
6.2 Programmierbare Ein-/Ausgabe-Funktion | 722 | ||
6.3 Einchip-Speicher und Ein-/Ausgabe-Funktion | 725 | ||
6.4 Programmierbarer Serienschnittstellen-Baustein | 732 | ||
6.5 Programmierbarer Tastatur- und Anzeigebaustein | 737 | ||
6.6 Programmierbarer Zeitgeberbaustein | 742 | ||
7 Bildschirmsteuerung | 747 | ||
7.1 Monochrome Bildschirmsteuerung | 747 | ||
7.2 Farb-Bildschirmsteuerung | 752 | ||
7.3 Grafik-Bildschirmsteuerung | 758 | ||
8 Erstellen und Prüfen von Programmen | 761 | ||
8.1 Programmbeispiele | 764 | ||
8.1.1 Addition | 764 | ||
8.1.2 Speicherplätze löschen | 766 | ||
8.2 Assemblierung mit Computer-Entwicklungssystem | 768 | ||
8.2.1 Befehls-Syntax des Primärprogramms | 768 | ||
8.2.2 Pseudo-Befehle | 769 | ||
8.3 Debugger | 771 | ||
Teil 3: Fachstufe | 774 | ||
A Energie-bzw.Leistungselektronik | 774 | ||
1 Einsatzbereiche und Gliederung | 776 | ||
1.1 Stromrichter-Betriebsarten | 776 | ||
1.2 Stromrichter-Funktionsgruppen | 777 | ||
2 Halbleiterventile | 780 | ||
2.1 Dioden | 780 | ||
2.2 Thyristoren | 782 | ||
2.3 Triac | 785 | ||
2.4 Selengleichrichter | 788 | ||
2.5 Reihen- und Parallelschaltungen von Ventilen | 790 | ||
3 Stromrichterschaltungen | 792 | ||
3.1 Gleichrichterschaltungen | 792 | ||
3.1.1 Brückenschaltungen | 793 | ||
3.1.2 Spannungs- und Stromglättung | 796 | ||
3.2 Wechselrichter | 799 | ||
3.2.1 Selbstgelöschte Wechselrichter | 800 | ||
3.2.2 Lastgelöschte Wechselrichter | 801 | ||
3.3 Umrichter | 803 | ||
3.4 Gleichspannungssteller | 804 | ||
3.5 Wechsel- und Drehstromsteller | 806 | ||
3.6 Steuerschaltungen und Taktgeneratoren | 808 | ||
4 Schutz- und Hilfseinrichtungen | 813 | ||
4.1 Überspannung- und Überstrom-Schutzschaltungen | 813 | ||
4.2 Schutz vor Netzrückwirkungen | 816 | ||
4.3 Funk-Entstörung | 819 | ||
5 Stromversorgungsschaltungen | 821 | ||
5.1 Lade- und Puffergeräte | 821 | ||
5.2 Notstromgeräte für Wechselstrom | 825 | ||
5.3 Elektronisch geregelte Gleichstrom- Versorgungsschaltungen | 826 | ||
6 Anwendungsbeispiele mit integrierten Steuer- und Regelfunktionen | 830 | ||
6.1 Sensorbedienbarer Treppenlicht-Zeitschalter | 830 | ||
6.2 Nullspannungsschalter | 834 | ||
6.3 Phasenanschnittsteuerung | 836 | ||
6.4 Weitere Anwendungsbeispiele für integrierte Steuer- und Regelbausteine | 841 | ||
7 Antriebssteuerungen und Antriebsregelungen | 844 | ||
7.1 Drehzahlregelung mit Impulssteuerung | 844 | ||
7.2 Drehzahlregelung mit Sägezahnsteuerung | 845 | ||
7.3 Motorsteuerungen mit SPS | 847 | ||
7.4 Wechselrichterbetrieb für Gleichstromantriebe | 852 | ||
7.5 Getaktete Endstufen | 857 | ||
8 Drehstrom-Servoantriebe mit modularen Regelverstärkersystemen | 860 | ||
8.1 Versorgungsmodul | 861 | ||
8.2 Verstärkermodul | 864 | ||
8.3 Drehstrom-Servomotor | 866 | ||
8.4 Netzanschluss für AC-Antriebe | 867 | ||
9 Anwendungsbeispiele für Wechselrichter in der Photovoltaik | 869 | ||
9.1 Schaltungsübersicht und Teilschaltungen | 869 | ||
9.2 Dreiphasige Einspeisung | 869 | ||
9.3 „Multi-String“-Netzkopplung | 872 | ||
B Nachrichtentechnik | 874 | ||
1 Übersicht | 876 | ||
1.1 Fernseh- und Rundfunktechnik | 878 | ||
1.2 Fernsprechsysteme | 878 | ||
1.3 Bildschirmtext (Btx) | 878 | ||
1.4 Datentechnik, sprachgesteuert | 880 | ||
1.5 Funktechnik | 881 | ||
1.6 Verkehrs- und mobile Informationstechnik | 882 | ||
1.7 Übertragungstechnik | 882 | ||
2 Grundlagen der Nachrichten- und Übertragungstechnik | 883 | ||
2.1 Schwingungen und ihre Übertragungseigenschaften | 884 | ||
2.1.1 Lange Wellen | 889 | ||
2.1.2 Mittlere Wellen | 889 | ||
2.1.3 Kurze Wellen | 889 | ||
2.1.4 Ultrakurze Wellen | 891 | ||
2.2 Kabel und Glasfaserleitungen | 892 | ||
2.2.1 Doppeladerkabel | 893 | ||
2.2.2 Koaxialkabel | 895 | ||
2.2.3 Lichtwellenleiter (LWL) | 896 | ||
2.3 Sende- und Empfangsantennen | 899 | ||
2.3.1 Sendeantennen | 899 | ||
2.3.2 Richtfunkantennen als Relaisstationen | 904 | ||
2.3.3 Empfangsantennen | 904 | ||
2.4 Verstärkung, Dämpfung, Anpassung | 907 | ||
2.5 Modulation und Demolulation | 909 | ||
2.6 Sender | 914 | ||
3 Fernsprech-Vermittlungstechnik | 915 | ||
3.1 Koppelnetze | 916 | ||
3.2 Teilnehmeranschlusssystem im Fernsprechnetz | 919 | ||
3.3 Netzstrukturen | 924 | ||
3.4 Digitales Ortsnetz | 926 | ||
3.5 Fernvermittlungstechnik | 927 | ||
3.6 Internationale Fernvermittlungstechnik | 928 | ||
3.7 Signalisierung im Fernverkehr | 932 | ||
3.8 Gebührenerfassung | 936 | ||
3.9 Dämpfungsplan | 937 | ||
4 Digitales Vermittlungssystem (ISDN) | 939 | ||
4.1 Systemstruktur | 939 | ||
4.2 Verteilte Steuerung | 943 | ||
4.3 Digital-Koppelnetz | 945 | ||
4.4 Anschlussmodule | 947 | ||
4.5 Softwarestruktur | 949 | ||
4.6 Systemverfügbarkeit | 951 | ||
4.7 Analog-Teilnehmersatz | 951 | ||
4.8 Analog-Verbindungssatz | 956 | ||
4.9 Digitaler Verbindungssatz | 960 | ||
4.10 Koppelnetz-Baustein | 962 | ||
5 Richtfunksysteme | 970 | ||
5.1 Analoges Richtfunksystem | 970 | ||
5.2 Digitales Richtfunksystem | 971 | ||
6 Satellitensysteme | 978 | ||
6.1 Funktionsübersicht | 978 | ||
6.2 Digitales Vermittlungssystem | 980 | ||
6.3 Technik des Satellitenempfangs | 981 | ||
C Regelungstechnik | 994 | ||
1 Regelungstechnische Grundlagen | 996 | ||
1.1 Regelungstechnische Grundbegriffe | 997 | ||
1.2 Regelkreis im Blockschema | 1001 | ||
1.3 Regelverstärker | 1002 | ||
2 Regeln und Steuern | 1010 | ||
2.1 Beispiele | 1010 | ||
2.2 Funktionsschema | 1013 | ||
3 Zeitverhalten von Regelkreisen | 1016 | ||
3.1 Proportionalglied | 1017 | ||
3.2 Totzeitglied | 1020 | ||
3.3 Integrierglied | 1021 | ||
3.4 Differenzierglied | 1022 | ||
3.5 Summierungsstelle | 1022 | ||
3.6 Kennlinienglied | 1023 | ||
3.7 Multiplikatives Glied | 1024 | ||
3.8 PI-Regler | 1024 | ||
3.9 PID-Regler | 1026 | ||
3.10 Regelung nichtlinearer Strecken | 1029 | ||
4 Nachlaufsynchronisation | 1033 | ||
4.1 Abtast-Halteglied | 1034 | ||
4.2 Synchrongleichrichter | 1035 | ||
4.3 Frequenzempfindlicher Phasendetektor | 1037 | ||
4.4 Phasendetektor mit erweitertem Messbereich | 1039 | ||
4.5 Frequenzvervielfacher mit PLL | 1040 | ||
5 Sensoren | 1042 | ||
5.1 Schutzarten und Einsatzbeanspruchung | 1043 | ||
5.2 Induktiver Wegsensor | 1044 | ||
5.3 Drehzahlsensor | 1046 | ||
5.4 Kraftsensor | 1048 | ||
5.5 Absolutdrucksensor | 1050 | ||
5.6 Gabelkoppler | 1052 | ||
5.7 Reflexkoppler | 1053 | ||
5.8 Inkrementale Drehgeber | 1057 | ||
6 Robotersteuerung und -regelung | 1060 | ||
6.1 Mechanische Grundlagen | 1060 | ||
6.2 Steuerung und Bedienung | 1061 | ||
7 Anwendungsbeispiele und Anwendungsschaltungen | 1064 | ||
7.1 Spannungsregler | 1064 | ||
7.2 Nachlaufregelung mit P-, I- und D-Regler | 1074 | ||
7.3 Drehzahlregelung mit Blockierschutz | 1079 | ||
7.4 Nachlaufsteuerung für mechanische Stelleinrichtungen | 1081 | ||
7.5 Zweipunkt-Temperaturregelung | 1083 | ||
7.6 Regelschaltung für die Vertonung | 1084 | ||
7.7 Digitalservo | 1087 | ||
7.8 SPS- und Mikrocomputer-Regelungen | 1089 | ||
7.9 Regelverstärker für Drehstrom-Servoantriebe | 1093 | ||
7.10 Fuzzy-Control | 1095 | ||
D Steuerungstechnik | 1098 | ||
1 Grundlagen und Systemübersicht | 1100 | ||
1.1 Grundlagen | 1100 | ||
1.2 Systemübersicht | 1102 | ||
1.3 Gesteuerte Verbraucher und Geräte | 1104 | ||
1.4 Steuereinrichtungen | 1107 | ||
2 Analoge Steuerungen | 1112 | ||
2.1 Stabilisierungsschaltungen für Strom und Spannung | 1112 | ||
2.2 Verstärkerschaltung | 1120 | ||
2.3 Steuerschaltung für Gleichstrommotor | 1121 | ||
2.4 Nachlaufsteuerung | 1123 | ||
2.5 Frequenz- und Drehzahlmessung | 1125 | ||
2.6 Impulsbreiten-Steuerung für Gleichstromlast | 1129 | ||
3 DigitaleSteuerungen | 1132 | ||
3.1 Normierschaltung | 1132 | ||
3.2 Sicherheitsschaltung | 1133 | ||
3.3 Führungssteuerung | 1133 | ||
3.4 Drehrichtungssteuerung | 1134 | ||
3.5 Digitale Drehzahlsteuerung für einen Gleichstrommotor | 1135 | ||
3.6 Steuerschaltung für einen Schlittenantrieb | 1137 | ||
3.7 Drehzahlmesser | 1138 | ||
3.8 Umdrehungswächter | 1139 | ||
3.9 Erstlingsmelder | 1141 | ||
3.10 Prüfschaltung für Schaltnetze | 1143 | ||
3.11 Druckgussautomat | 1146 | ||
3.12 Hydraulische Presse | 1148 | ||
3.13 Digitaler Phasenschieber | 1152 | ||
4 Speicherprogrammierbare Steuerungen | 1158 | ||
4.1 Wie arbeiten speicherprogrammierbare Steuerung | 1159 | ||
4.2 Programmsteuerung der SPS | 1159 | ||
4.3 Programmieren von logischen Verknüpfungen | 1163 | ||
4.4 Programmieren von Speicherfunktionen | 1164 | ||
4.5 Zeit- und Zähloperationen | 1166 | ||
4.6 Sprunganweisungen | 1168 | ||
4.7 Lade-Sofort-Anweisung | 1170 | ||
4.8 Flankenerkennung | 1171 | ||
4.9 Anwendungsbeispiele | 1173 | ||
5 Mikrocomputer-Steuerungen | 1179 | ||
5.1 Steuerung einer Modell-Verkehrsanlage | 1179 | ||
5.2 Schrittmotorsteuerung | 1183 | ||
5.3 Schnittstelle für Steuerungsmodelle | 1190 | ||
6 Roboter-Controller | 1196 | ||
6.1 Steuerungssysteme | 1196 | ||
6.2 Sensor-Datenverarbeitung | 1197 | ||
6.3 Anwendungsbereiche von RC-Systemen | 1199 | ||
Sachverzeichnis | 1204 |