Grundwissen Elektrotechnik
von: Leonhard Stiny
Franzis, 2012
ISBN: 9783645250788
Sprache: Deutsch
529 Seiten, Download: 7919 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Cover | 1 | ||
Vorwort | 5 | ||
Inhaltsverzeichnis | 9 | ||
1 Elektrischer Strom | 19 | ||
1.1 Der Aufbau der Materie | 19 | ||
1.1.1 Stoffe | 19 | ||
1.1.1.1 Stoffgemische | 20 | ||
1.1.1.2 Reinstoffe | 20 | ||
1.1.1.3 Verbindung | 20 | ||
1.1.1.4 Molekül | 20 | ||
1.1.1.5 Element | 20 | ||
1.1.1.6 Atom | 20 | ||
1.1.2 Zusammenfassung: Stoffe | 21 | ||
1.1.3 Beispiel zur Zerlegung der Materie | 21 | ||
1.1.4 Denkmodell für Atom und Molekül | 22 | ||
1.1.5 Der Atombau | 23 | ||
1.1.5.1 Das Bohrsche Atommodell | 23 | ||
1.1.5.2 Beispiele für Atome | 24 | ||
1.1.6 Zusammenfassung: Der Atombau | 25 | ||
1.2 Der elektrische Strom | 26 | ||
1.2.1 Elektrische Ladung | 26 | ||
1.2.2 Elektrischer Strom | 27 | ||
1.2.3 Nichtleiter, Leiter und Halbleiter | 28 | ||
1.2.4 Widerstand und Leitfähigkeit | 28 | ||
1.2.5 Elektrische Spannung | 29 | ||
1.2.6 Zusammenfassung: Der elektrische Strom | 31 | ||
1.2.7 Halbleiter | 32 | ||
1.2.7.1 Elektrizitätsleitung in festen Stoffen (Wiederholung) | 32 | ||
1.2.7.2 Elektrizitätsleitung in reinen Halbleitern (Eigenleitung) | 33 | ||
1.2.7.3 Elektrizitätsleitung in dotierten Halbleitern (Störstellenleitung) | 35 | ||
1.2.8 Zusammenfassung: Halbleiter | 36 | ||
2 Der unverzweigte Gleichstromkreis | 37 | ||
2.1 Größen im Gleichstromkreis | 37 | ||
2.1.1 Allgemeines zu physikalischen Größen und Einheiten | 37 | ||
2.1.2 Die Größe für den elektrischen Strom | 40 | ||
2.1.3 Die Größe für die elektrische Spannung | 41 | ||
2.1.4 Die Größe für den elektrischen Widerstand | 42 | ||
2.1.5 Zusammenfassung: Größen im Gleichstromkreis | 43 | ||
2.2 Das ohmsche Gesetz | 44 | ||
2.2.1 Aussage des ohmschen Gesetzes | 44 | ||
2.2.2 Rechnen mit dem ohmschen Gesetz | 45 | ||
2.2.3 Grafische Darstellung des ohmschen Gesetzes | 46 | ||
2.2.4 Zusammenfassung: Das ohmsche Gesetz | 46 | ||
2.3 Definitionen | 47 | ||
2.3.1 Gleichstrom, Gleichspannung, Wechselstrom, Wechselspannung | 47 | ||
2.3.2 Verbraucher | 47 | ||
2.3.3 Reihenschaltung | 48 | ||
2.3.4 Parallelschaltung | 48 | ||
2.3.5 Unverzweigter und verzweigter Stromkreis | 48 | ||
2.3.6 Schaltzeichen und Schaltbild | 49 | ||
2.3.7 Werte von Strömen und Spannungen in Schaltbildern | 51 | ||
2.3.7.1 Angabe der Spannungen unter Bezug auf Masse (als Potenzial) | 51 | ||
2.3.7.2 Angabe der Spannungen mit Zählpfeilen | 52 | ||
2.3.7.3 Angabe von Strömen in Schaltbildern | 53 | ||
2.3.7.4 Erzeuger- und Verbraucher-Zählpfeilsystem | 53 | ||
2.3.8 Kurzschluss | 53 | ||
2.3.9 Passive Bauelemente | 55 | ||
2.3.10 Aktive Elemente | 55 | ||
2.3.11 Zusammenfassung: Definitionen | 55 | ||
2.4 Arbeit und Leistung | 55 | ||
2.4.1 Elektrische Arbeit | 56 | ||
2.4.2 Elektrische Leistung | 56 | ||
2.5 Wirkungsgrad | 58 | ||
2.6 Die Stromdichte | 59 | ||
3 Lineare Bauelemente im Gleichstromkreis | 63 | ||
3.1 Definition des Begriffes »linear« | 63 | ||
3.2 Der ohmsche Widerstand | 64 | ||
3.2.1 Wirkungsweise des Widerstandes | 64 | ||
3.2.2 Spezifischer Widerstand | 65 | ||
3.2.3 Verwendungszweck von Widerständen | 69 | ||
3.2.3.1 Strombegrenzung durch einen Vorwiderstand | 69 | ||
3.2.3.2 Aufteilung einer Spannung | 70 | ||
3.2.4 Widerstand als Bauelement | 70 | ||
3.2.4.1 Festwiderstände | 71 | ||
3.2.4.2 Veränderbare Widerstände | 76 | ||
3.2.5 Zusammenfassung: Der ohmsche Widerstand | 78 | ||
3.3 Der Kondensator | 79 | ||
3.3.1 Wirkungsweise des Kondensators | 79 | ||
3.3.2 Größe für die Kapazität | 80 | ||
3.3.3 Plattenkondensator | 81 | ||
3.3.4 Dielektrikum | 82 | ||
3.3.5 Verwendungszweck von Kondensatoren | 85 | ||
3.3.5.1 Stützen von Spannungen | 85 | ||
3.3.5.2 Glättung von Spannungen | 87 | ||
3.3.5.3 Trennen von Gleich- und Wechselspannung | 88 | ||
3.3.5.4 Entstörung mittels Kondensatoren | 88 | ||
3.3.6 Kondensator als Bauelement | 89 | ||
3.3.6.1 Festkondensatoren | 89 | ||
3.3.6.2 Veränderbare Kondensatoren | 90 | ||
3.3.7 Kenngrößen von Kondensatoren | 90 | ||
3.3.7.1 Nennspannung | 90 | ||
3.3.7.2 Kapazitätstoleranz | 91 | ||
3.3.7.3 Kapazitätsänderung | 91 | ||
3.3.7.4 Ersatzschaltbild | 91 | ||
3.3.8 Elektrisches Feld | 91 | ||
3.3.9 Zusammenfassung: Der Kondensator | 94 | ||
3.4 Die Spule | 94 | ||
3.4.1 Grundlagen des Magnetismus | 94 | ||
3.4.2 Zusammenfassung: Grundlagen des Magnetismus | 96 | ||
3.4.3 Elektromagnetismus | 97 | ||
3.4.4 Wirkungsweise der Spule | 98 | ||
3.4.4.1 Magnetwirkung des Stromes | 98 | ||
3.4.4.2 Induktion | 102 | ||
3.4.4.3 Kraft auf stromdurchflossene Leiter | 104 | ||
3.4.4.4 Selbstinduktion | 105 | ||
3.4.4.5 Induktivität | 105 | ||
3.4.4.6 Induktive Kopplung | 106 | ||
3.4.4.7 Induktiver Widerstand | 107 | ||
3.4.5 Aufbau der Spule | 108 | ||
3.4.5.1 Luftspule | 108 | ||
3.4.5.2 Spule mit Kern | 108 | ||
3.4.6 Verwendungszweck von Spulen | 109 | ||
3.4.6.1 Verwendung von Spulen im Gleichstromkreis | 109 | ||
3.4.6.2 Verwendung von Spulen im Wechselstromkreis | 109 | ||
3.4.7 Spule als Bauelement | 109 | ||
3.4.7.1 Feste Induktivität | 109 | ||
3.4.7.2 Veränderliche Induktivität | 110 | ||
3.4.8 Kenngrößen von Spulen | 110 | ||
3.4.9 Magnetische Kreise | 111 | ||
3.5 Zusammenfassung: Die Spule | 115 | ||
4 Gleichspannungsquellen | 117 | ||
4.1 Primärelemente (galvanische Elemente, Batterien) | 117 | ||
4.1.1 Wirkungsweise des galvanischen Elements | 117 | ||
4.1.2 Batterien | 118 | ||
4.2 Sekundärelemente (Akkumulatoren) | 119 | ||
4.2.1 Der Bleiakkumulator | 119 | ||
4.2.2 Nickel-Cadmium-Akkumulatoren | 119 | ||
4.2.3 Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ionen-Akkumulatoren | 120 | ||
4.2.4 Technische Eigenschaften von Akkumulatoren | 120 | ||
4.3 Netzgeräte | 121 | ||
4.4 Störungsfreie Versorgung mit Gleichspannung | 122 | ||
4.5 Die belastete Gleichspannungsquelle | 123 | ||
4.5.1 Ersatzspannungsquelle | 123 | ||
4.5.2 Ermittlung des Innenwiderstandes | 124 | ||
4.5.3 Kurzschlussstrom | 125 | ||
4.5.4 Leerlauf | 126 | ||
4.5.5 Anpassungen | 126 | ||
4.5.5.1 Spannungsanpassung | 126 | ||
4.5.5.2 Stromanpassung | 126 | ||
4.5.5.3 Leistungsanpassung | 127 | ||
4.6 Ersatzstromquelle | 128 | ||
4.7 Zusammenfassung: Gleichspannungsquellen | 129 | ||
5 Berechnungen im unverzweigten Gleichstromkreis | 131 | ||
5.1 Reihen- und Parallelschaltung von Zweipolen | 131 | ||
5.2 Reihenschaltung von ohmschen Widerständen | 132 | ||
5.3 Reihenschaltung von Kondensatoren | 136 | ||
5.4 Reihenschaltung von Spulen | 137 | ||
5.5 Reihenschaltung von Gleichspannungsquellen | 138 | ||
5.6 Reihenschaltung von Widerständen, Kondensatoren und Spulen | 138 | ||
5.6.1 Zusammenfassung von Bauelementen | 138 | ||
5.6.2 Reihenschaltung von Kondensator und R oder L | 139 | ||
5.6.3 Reihenschaltung einer Spule mit R oder C | 139 | ||
5.7 Reihenschaltung in der Praxis | 139 | ||
5.7.1 Ersatz von Bauteilen | 139 | ||
5.7.2 Vorwiderstand | 140 | ||
5.7.3 Spannungsabfall an Leitungen | 141 | ||
5.7.4 Spannungsteiler | 141 | ||
5.8 Zusammenfassung: Berechnungen im unverzweigten Gleichstromkreis | 141 | ||
6 Messung von Spannung und Strom | 143 | ||
6.1 Voltmeter und Amperemeter | 143 | ||
6.2 Erweiterung des Messbereiches eines Voltmeters | 146 | ||
6.3 Indirekte Messung von Widerstand und Leistung | 147 | ||
7 Schaltvorgänge im unverzweigten Gleichstromkreis | 149 | ||
7.1 Schaltvorgang beim ohmschen Widerstand | 149 | ||
7.1.1 Widerstand einschalten | 149 | ||
7.1.2 Widerstand ausschalten | 149 | ||
7.2 Schaltvorgang beim Kondensator | 150 | ||
7.2.1 Kondensator laden (einschalten) | 150 | ||
7.2.2 Kondensator ausschalten | 152 | ||
7.2.3 Kondensator entladen | 152 | ||
7.2.4 Exponentialfunktion von Spannung und Strom | 153 | ||
7.3 Schaltvorgang bei der Spule | 157 | ||
7.3.1 Spule einschalten | 157 | ||
7.3.2 Spule ausschalten (mit Abschalt-Induktionsstromkreis) | 158 | ||
7.3.3 Spule ausschalten (ohne Abschalt-Induktionsstromkreis) | 159 | ||
7.3.4 Zeitverlauf von Spannung und Strom | 161 | ||
7.4 Zusammenfassung: Schaltvorgänge im unverzweigten Gleichstromkreis | 162 | ||
8 Der verzweigte Gleichstromkreis | 163 | ||
8.1 Die Kirchhoff’schen Gesetze | 163 | ||
8.1.1 Die Knotenregel (1. Kirchhoff’sches Gesetz) | 163 | ||
8.1.2 Die Maschenregel (2. Kirchhoff’sches Gesetz) | 164 | ||
8.2 Berechnung von Parallelschaltungen | 165 | ||
8.2.1 Parallelschaltung von ohmschen Widerständen | 165 | ||
8.2.2 Die Stromteilerregel | 167 | ||
8.2.3 Parallelschaltung von Kondensatoren | 168 | ||
8.2.4 Parallelschaltung von Spulen | 168 | ||
8.2.5 Parallelschaltung von Gleichspannungsquellen | 169 | ||
8.3 Parallelschaltung in der Praxis | 170 | ||
8.3.1 Ersatz von Bauteilen | 170 | ||
8.3.2 Erweiterung des Messbereiches eines Amperemeters | 170 | ||
8.3.3 Der belastete Spannungsteiler | 172 | ||
8.3.4 Berechnung des belasteten Spannungsteilers | 172 | ||
8.4 Gemischte Schaltungen | 174 | ||
8.5 Stern-Dreieck- und Dreieck-Stern-Umwandlung | 175 | ||
8.6 Umwandlung von Quellen | 178 | ||
8.7 Analyse von Netzwerken | 179 | ||
8.7.1 Die Maschenanalyse | 180 | ||
8.7.2 Die Knotenanalyse | 185 | ||
8.7.3 Der Überlagerungssatz | 187 | ||
8.7.4 Der Satz von der Ersatzspannungsquelle | 189 | ||
8.7.5 Bestimmung des Innenwiderstandes eines Netzwerkes | 194 | ||
8.8 Vierpole | 196 | ||
8.9 Zusammenfassung: Der verzweigte Gleichstromkreis | 197 | ||
9 Wechselspannung und Wechselstrom | 199 | ||
9.1 Grundlegende Betrachtungen | 199 | ||
9.2 Entstehung der Sinuskurve | 202 | ||
9.3 Kennwerte von Wechselgrößen | 203 | ||
9.3.1 Periodendauer | 203 | ||
9.3.2 Frequenz | 203 | ||
9.3.3 Kreisfrequenz | 204 | ||
9.3.4 Wellenlänge | 204 | ||
9.3.5 Amplitude | 204 | ||
9.3.6 Spitze-Spitze-Wert | 205 | ||
9.3.7 Effektivwert | 205 | ||
9.3.8 Gleichrichtwert(M) | 208 | ||
9.3.9 Phase | 210 | ||
9.3.10 Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung | 211 | ||
9.4 Zusammenfassung: Kennwerte von Wechselgrößen | 213 | ||
9.5 Zeigerdarstellung von Sinusgrößen | 214 | ||
9.6 Zusammensetzung von Wechselspannungen | 216 | ||
9.7 Oberschwingungen | 218 | ||
9.7.1 Fourierreihen(M) | 219 | ||
9.7.2 Beispiel zur Fourier-Analyse(M) | 221 | ||
9.7.3 Bedeutung der Fourier-Analyse | 223 | ||
9.7.3.1 Störungen | 223 | ||
9.7.3.2 Nicht sinusförmige Vorgänge in linearen Schaltungen | 224 | ||
9.7.4 Klirrfaktor | 224 | ||
10 Komplexe Darstellung von Sinusgrößen | 225 | ||
10.1 Grundbegriffe der komplexen Rechnung | 225 | ||
10.1.1 Rechenregeln für imaginäre Zahlen | 227 | ||
10.1.2 Rechenregeln für komplexe Zahlen | 227 | ||
10.1.3 Vorteil komplexer Zahlen | 229 | ||
10.1.4 Sinusförmige Wechselspannung in komplexer Darstellung | 232 | ||
10.1.5 Der komplexe Widerstand | 236 | ||
10.2 Zusammenfassung: Komplexe Darstellung von Sinusgrößen | 237 | ||
11 Einfache Wechselstromkreise | 239 | ||
11.1 Ohmscher Widerstand im Wechselstromkreis | 239 | ||
11.2 Spule im Wechselstromkreis | 241 | ||
11.3 Kondensator im Wechselstromkreis | 244 | ||
11.4 Reihenschaltung aus ohmschem Widerstand und Spule | 247 | ||
11.4.1 Komplexe Frequenz »s« | 247 | ||
11.4.2 Anwendung von s bei der RL-Reihenschaltung | 248 | ||
11.5 Reihenschaltung aus ohmschem Widerstand und Kondensator | 252 | ||
11.6 RC-Reihenschaltung in der Praxis | 255 | ||
11.6.1 Die Übertragungsfunktion | 255 | ||
11.6.2 Verstärkungsmaß, Dezibel | 259 | ||
11.6.3 Bodediagramm | 260 | ||
11.6.4 Dämpfung | 261 | ||
11.6.5 Grenzfrequenz | 261 | ||
11.6.6 Normierte Übertragungsfunktion | 261 | ||
11.6.7 Der RC-Tiefpass | 262 | ||
11.6.8 Bodediagramme mit Mathcad | 266 | ||
11.6.9 Filterung eines gestörten Sinussignals | 270 | ||
11.6.10 Der RC-Hochpass | 271 | ||
11.7 Reihenschaltung aus Spule, Widerstand und Kondensator | 273 | ||
11.8 Parallelschaltung aus Widerstand und Spule | 275 | ||
11.9 Parallelschaltung aus Widerstand und Kondensator | 276 | ||
11.10 Zusammenfassung: Einfache Wechselstromkreise | 276 | ||
12 Ersatzschaltungen für Bauelemente | 279 | ||
12.1 Die elektrische Leitung | 279 | ||
12.2 Widerstand mit Eigenkapazität und Eigeninduktivität | 280 | ||
12.3 Verluste in Spulen | 281 | ||
12.3.1 Wicklungsverluste | 281 | ||
12.3.2 Verluste durch den Skineffekt | 282 | ||
12.3.3 Hystereseverluste | 282 | ||
12.3.4 Wirbelstromverluste | 283 | ||
12.4 Verluste im Kondensator | 283 | ||
12.5 Zusammenfassung: Ersatzschaltungen für Bauelemente | 284 | ||
13 Leistung im Wechselstromkreis | 285 | ||
13.1 Reine Wirkleistung | 285 | ||
13.2 Reine Blindleistung | 286 | ||
13.3 Wirk- und Blindleistung | 287 | ||
13.4 Scheinleistung | 288 | ||
13.5 Blindleistungskompensation | 289 | ||
13.6 Zusammenfassung: Leistung im Wechselstromkreis | 292 | ||
14 Transformatoren (Übertrager) | 293 | ||
14.1 Grundprinzip | 293 | ||
14.2 Transformator mit Eisenkern | 294 | ||
14.3 Der verlustlose streufreie Transformator | 295 | ||
14.3.1 Transformation der Spannungen | 296 | ||
14.3.2 Transformation der Stromstärken | 296 | ||
14.3.3 Transformation des Widerstandes | 297 | ||
14.4 Der verlustlose Übertrager mit Streuung | 298 | ||
14.5 Der reale Transformator | 299 | ||
14.6 Übertrager zwischen ohmschen Widerständen | 300 | ||
14.7 Spezielle Ausführungen von Transformatoren | 304 | ||
14.8 Zusammenfassung: Transformatoren (Übertrager) | 305 | ||
15 Schwingkreise | 307 | ||
15.1 Reihenschwingkreis ohne Verluste | 307 | ||
15.2 Reihenschwingkreis mit Verlusten | 310 | ||
15.3 Parallelschwingkreis ohne Verluste | 320 | ||
15.4 Parallelschwingkreis mit Verlusten | 322 | ||
15.5 Zeitverhalten elektrischer Schwingkreise | 329 | ||
15.6 Grundsätzliche Kopplungsarten | 330 | ||
15.6.1 Galvanische Kopplung | 330 | ||
15.6.2 Induktive Kopplung | 330 | ||
15.6.3 Kapazitive Kopplung | 330 | ||
15.6.4 Fußpunktkopplung | 331 | ||
15.7 Bandfilter | 331 | ||
15.8 Kopplungsarten bei Bandfiltern | 332 | ||
15.8.1 Transformatorische Kopplung | 332 | ||
15.8.2 Induktive Kopplung mit Koppelspule | 333 | ||
15.8.3 Kapazitive Kopfpunktkopplung | 333 | ||
15.8.4 Kapazitive Fußpunktkopplung | 334 | ||
15.9 Zusammenschaltung von Schwingkreisen | 334 | ||
15.9.1 LC-Bandpass | 334 | ||
15.9.2 LC-Bandsperre | 335 | ||
15.10 Zusammenfassung: Schwingkreise | 336 | ||
16 Mehrphasensysteme | 337 | ||
16.1 Erzeugung von Drehstrom | 337 | ||
16.1.1 Sternschaltung des Generators | 338 | ||
16.1.2 Dreieckschaltung des Generators | 339 | ||
16.2 Verbraucher im Drehstromsystem | 340 | ||
16.2.1 Sternschaltung des Verbrauchers mit Mittelleiter | 340 | ||
16.2.2 Sternschaltung des Verbrauchers ohne Mittelleiter | 340 | ||
16.2.3 Dreieckschaltung des Verbrauchers | 344 | ||
16.3 Leistung bei Drehstrom | 346 | ||
16.4 Zusammenfassung: Mehrphasensysteme | 347 | ||
17 Analyse allgemeiner Wechselstromnetze | 349 | ||
18 Halbleiterdioden | 361 | ||
18.1 Der pn-Übergang ohne äußere Spannung | 361 | ||
18.2 Der pn-Übergang mit äußerer Spannung | 363 | ||
18.2.1 Äußere Spannung in Durchlassrichtung | 363 | ||
18.2.2 Äußere Spannung in Sperrrichtung | 365 | ||
18.2.3 Vollständige Kennlinie eines pn-Übergangs | 367 | ||
18.3 Eigenschaften von Dioden | 369 | ||
18.3.1 Die ideale Diode | 369 | ||
18.3.2 Die reale Diode | 369 | ||
18.3.2.1 Ersatzschaltungen der Diode | 369 | ||
18.3.2.2 Kennwerte von Dioden | 371 | ||
18.3.2.3 Temperaturabhängigkeit der Diodenkennlinie | 374 | ||
18.4 Diode und Verlustleistung | 375 | ||
18.5 Arten von Dioden | 379 | ||
18.5.1 Universaldioden | 379 | ||
18.5.2 Spezialdioden | 380 | ||
18.5.2.1 Schottkydiode33 (hot carrier-Diode) | 380 | ||
18.5.2.2 Gunndiode | 380 | ||
18.5.2.3 PIN-Diode | 381 | ||
18.5.2.4 Kapazitätsvariationsdiode | 381 | ||
18.5.2.5 Tunneldiode | 382 | ||
18.5.2.6 Fotodiode | 383 | ||
18.5.2.7 Lumineszenzdiode | 383 | ||
18.5.2.8 Z-Diode (Zener-Diode) | 384 | ||
18.5.2.9 Suppressor-Dioden | 390 | ||
18.6 Arbeitspunkt und Widerstandsgerade | 390 | ||
18.7 Anwendungen von Dioden | 395 | ||
18.7.1 Gleichrichtung von Wechselspannungen | 396 | ||
18.7.2 Schutzdiode | 399 | ||
18.7.3 Eingangsschutzschaltung | 400 | ||
18.7.4 Dioden in der Digitaltechnik | 400 | ||
18.7.5 Begrenzung einer Wechselspannung | 402 | ||
18.7.6 Stabilisierung kleiner Gleichspannungen | 403 | ||
18.8 Zusammenfassung: Halbleiterdioden | 404 | ||
19 Bipolare Transistoren | 405 | ||
19.1 Definition und Klassifizierung von Transistoren | 405 | ||
19.2 Aufbau des Transistors | 406 | ||
19.3 Richtung von Strömen und Spannungen beim Transistor | 407 | ||
19.4 Wirkungsweise | 408 | ||
19.5 Die drei Grundschaltungen des Transistors | 412 | ||
19.6 Betriebsarten | 413 | ||
19.7 Kennlinien des Transistors | 416 | ||
19.7.1 Eingangskennlinie | 416 | ||
19.7.2 Ausgangskennlinie | 417 | ||
19.7.3 Steuerkennlinie | 418 | ||
19.7.4 Vierquadranten-Kennlinienfeld, Arbeitspunkt, Lastgerade | 421 | ||
19.8 Die Stromverstärkung ?, ? und ? | 422 | ||
19.9 Abhängigkeiten der Stromverstärkung | 424 | ||
19.10 Wahl des Arbeitspunktes | 425 | ||
19.11 Die Grundschaltungen im Detail | 428 | ||
19.11.1 Die Emitterschaltung | 428 | ||
19.11.1.1 Eingangsimpedanz | 428 | ||
19.11.1.2 Ausgangsimpedanz | 429 | ||
19.11.1.3 Wechselspannungsverstärkung | 430 | ||
19.11.1.4 Leistungsverstärkung | 431 | ||
19.11.1.5 Verhalten bei hohen Frequenzen | 433 | ||
19.11.2 Die Basisschaltung | 433 | ||
19.11.2.1 Eingangsimpedanz | 433 | ||
19.11.2.2 Ausgangsimpedanz | 434 | ||
19.11.2.3 Wechselspannungsverstärkung | 434 | ||
19.11.2.4 Leistungsverstärkung | 434 | ||
19.11.2.5 Verhalten bei hohen Frequenzen | 434 | ||
19.11.3 Die Kollektorschaltung | 435 | ||
19.11.3.1 Eingangsimpedanz | 435 | ||
19.11.3.2 Ausgangsimpedanz | 435 | ||
19.11.3.3 Wechselspannungsverstärkung | 436 | ||
19.11.3.4 Leistungsverstärkung | 437 | ||
19.11.3.5 Verhalten bei hohen Frequenzen | 437 | ||
19.12 Rückkopplung | 437 | ||
19.13 Emitterstufe mit Gegenkopplung | 443 | ||
19.14 Ersatzschaltungen des Transistors | 446 | ||
19.14.1 Die formale Ersatzschaltung | 446 | ||
19.14.2 Die physikalische Ersatzschaltung | 450 | ||
19.15 Spezielle Schaltungen mit Bipolartransistoren | 457 | ||
19.15.1 Darlington-Schaltung | 457 | ||
19.15.2 Bootstrap-Schaltung | 457 | ||
19.15.3 Kaskodeschaltung | 458 | ||
19.15.4 Konstantstromquelle | 458 | ||
19.15.5 Differenzverstärker | 460 | ||
19.15.6 Selektivverstärker | 463 | ||
19.15.7 Oszillatoren | 463 | ||
19.16 Der Transistor als Schalter | 464 | ||
19.16.1 Schalttransistor im Sperrzustand | 465 | ||
19.16.2 Schalttransistor im Durchlasszustand | 466 | ||
19.16.3 Dynamisches Schaltverhalten | 466 | ||
19.16.4 Verkürzung der Schaltzeiten | 467 | ||
19.16.5 Beispiele für die Anwendung von Schalttransistoren | 468 | ||
19.16.5.1 Schalten einer Last | 469 | ||
19.16.5.2 Astabile Kippschaltung (Multivibrator) | 470 | ||
19.16.5.3 Monostabile Kippschaltung (Univibrator, Monoflop) | 471 | ||
19.16.5.4 Bistabile Kippschaltung (Flipflop) | 472 | ||
19.16.5.5 Schmitt-Trigger | 473 | ||
19.17 Transistoren in der Digitaltechnik | 474 | ||
19.17.1 Kodes, Logische Funktionen, Schaltalgebra | 474 | ||
19.17.2 Schaltungstechnische Realisierung der logischen Grundfunktionen | 479 | ||
19.18 Zusammenfassung: Bipolare Transistoren | 485 | ||
20 Feldeffekt-Transistoren | 489 | ||
20.1 Bezeichnungen und Klassifizierung | 489 | ||
20.2 Sperrschicht-FET mit n-Kanal | 492 | ||
20.2.1 Aufbau und Arbeitsweise | 492 | ||
20.2.2 Kennlinien und Arbeitsbereiche | 493 | ||
20.3 Schaltungstechnik mit FETs (Beispiele) | 496 | ||
20.3.1 Verstärkerbetrieb | 496 | ||
20.3.1.1 Sourceschaltung | 496 | ||
20.3.1.4 Verstärkung mit Gegenkopplung | 497 | ||
20.3.2 Betrieb als steuerbarer Widerstand | 498 | ||
20.3.3 Konstantstromquelle mit FET | 498 | ||
20.3.4 Der FET als Schalter | 499 | ||
20.4 Zusammenfassung: Feldeffekt-Transistoren | 502 | ||
21 Operationsverstärker | 503 | ||
21.1 Interner Aufbau von Operationsverstärkern | 503 | ||
21.2 Eigenschaften des Operationsverstärkers | 504 | ||
21.2.1 Leerlaufverstärkung | 504 | ||
21.2.2 Übertragungskennlinie | 505 | ||
21.2.3 Gleichtaktaussteuerung | 506 | ||
21.2.4 Offsetspannung | 506 | ||
21.2.5 Frequenzverhalten | 507 | ||
21.2.6 Sprungverhalten | 507 | ||
21.3 Betriebsarten | 508 | ||
21.4 Grundschaltungen, Anwendungsbeispiele | 509 | ||
21.4.1 Nicht invertierender Verstärker | 509 | ||
21.4.2 Invertierender Verstärker | 510 | ||
21.4.3 Impedanzwandler (Spannungsfolger) | 511 | ||
21.4.4 Differenzverstärker (Subtrahierer) | 511 | ||
21.4.5 Addierer (Summierer) | 512 | ||
21.4.6 Differenzierer | 512 | ||
21.4.7 Integrierer | 513 | ||
21.4.8 Spannungskomparator | 514 | ||
21.4.9 Aktive Filter | 514 | ||
21.5 Zusammenfassung: Operationsverstärker | 515 | ||
Literaturverzeichnis | 517 | ||
Stichwortverzeichnis | 519 |