Elemente der angewandten Elektronik: Kompendium für Ausbildung und Beruf

481 Pages·2002·23.898 MB·German

by  Erwin Böhmer (auth.)

onverters
Bestes Preis-Leistungsverhaltnis fiir
einen ADC mit 16 Bit und 500 kSPS.
I EI Elil Burr-Brown Producls
from Texas Instruments
Applikationen:
•
Oprische Ne /lWerke
•
.IN
CT-Scanner
-IN •
Sonarausrilsrung
•
Superschnelle
REF,. Darenerfassungssysteme
REFo," •
Test-MeBverstarker
ADS8322 • Medizinische Ausrilstung
Funktionen:
Der neue ADS8322 von Texas Instruments bletet fOr einen ADC mit 16-Bit und 500
kSPS das beste Prels-Leistungs-Verhiiltnis der Industrie. Mit einer internen • Abrastrate. 500 kSPS
Referenz von 2,5 V und emfacher Prozessorschmttstelle braucht der ADS8322 bei • SFDR. 94 dB bei 100 kHz
Hiichstgeschwindigkelt nur 85 mW Leistung Ausgeriistet mit dem klemsten ver- • Parallele Hochgeschwindigkeits.
fiigbaren Gehause, gibt es keme bessere Alternative als den ADSB322 Schmrtstel/e mit vol/en 16 Bit
• Niedrige Stromaufnahme:
85 mW bei 500 kSPS
Auflosung GHchwin- u;stung PfeisI1
Bamain (Bits) digkeit (kSPS) Elng.ngsk.nila mW(typ.) ab 1000 Stiick • Inteme Referenz: 2,5 V
ADSi!J22 6 -50(' , dlftere"ntlell L-n pola' 85 Sl!iO
ADS8"'" 6 I dJHl!Ien~ell. pseudo-.btpolar 85 S;,5O • oUm polarer Eingangsberelch
ADSH;12~ ,6 lOG ' differenllf.l. urupc!a~ 18 $6,25 Vbis VREf
ADSB321 '6 1(10 ; d,fferenl'e!1 pseudo-b'po/" 4.5 56,25
ADSB341 '6 100 4 lTo"sseberoge 'Z dltfeten"_" unipolar 75 S7,00 • Gehause: 32·poliges TOrp
ADS8343 '6 100 4 massebelogene /2 differeotlell. pseudo-.b,polar 75 S7.00
AO,Q'l44 16 IDC 8 massebe<D!1ene 14 d,fferenloeU "mpol.r 75 51,!'" • Del ADS8322 1St ab S7,50
ADS! 145 '6 II X; Bm assebe1agene I 4 differenl,E:L pseudo-.b,polar 75 57,!, pro SWck bei Abnahme
~r "'323 vert"llbar ab 3 uuartal2001 van 1.000 Einhelten elMltlich
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I Preise entsprr!Chen dem .I!uell"n UlT.rauschl.urs r.xl: MwSI)
Das roVschw,"e Sanner Sl em Warenzeidlen von Te.as InslrulToen1S 21711-03G Mpr0990E ~2001 TI
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THE W 0 R l 0 LEA 0 E R I NOS PAN 0 A N A lOG
Erwin Bohmer
Elemente
der angewandten
Elektronik
Kompendium fUr Ausbildung und Beruf
Mit 600 Abbildungen
und einem umfangreichen Bauteile-Katalog
13., verbesserte und erweiterte Auflage
~
vleweg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Ein Titeldatensatz fUr diese Publikation ist bei
Der Deutschen Bibliothek erhiiltlich.
1. Auflage 1979
2., neubearbeitete und erweiterte Auflage 1983
3., iiberarbeitete und erweiterte Auflage 1984
4., iiberarbeitete und erweiterte Auflage 1986
5., iiberarbeitete und erweiterte Auflage 1987
6., iiberarbeitete Auflage 1989
7., iiberarbeitete Auflage 1990
8., iiberarbeitete Auflage 1992
9., uberarbeitete und erweiterte Auflage 1994
to., uberarbeitete Auflage 1996
11., verbesserte Auflage 1998
12., verbesserte und erweiterte Auflage 2000
13., verbesserte und erweiterte Auflage Dezember 2001
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001
Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe BertelsmannSpringer.
www.vieweg.de
Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschiitzt.
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sondere fUr Vervielfiiltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und
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Technische Redaktion: Hartmut Kuhn von Burgsdorff
Konzeption und Layout des Umschlags: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de
Gedruckt auf siiurefreiem Papier
ISBN 978-3-528-24090-5 ISBN 978-3-322-92803-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-92803-0
Vorwort zur dreizehnten Auflage
Das vorliegende Buch verfolgt wie bisher das Zie1, das Basiswissen zur Elektronik umfassend, kom
pakt und iibersichtlich darzustellen. In den in zwischen erschienenen dreizehn Auflagen habe ich mich
stets bemiiht, durch Verbesserungen und Erganzungen - manchmal auch durch Streichungen - diesem
Anspruch zunehmend gerecht zu werden. Dabei habe ich im Hauptteil des Buches die strenge
Unterteilung in abgeschlossene Sachthemen auf jeweils einer Text-und einer Bildseite beibehalten, da
diese ein GroBtmaB an Ubersichtlichkeit ergibt. Viele Zusammenhange, die in dem knapp gehaltenen
Text nicht zur Sprache kommen, erscheinen in den Bildem.
Die vielen Zuschriften zu dem Buch zeigen, daB es als Begleittext zu sehr unterschiedlichen Lehrver
anstaltungen verwendet wird. Offenbar eignet es sich besonders, urn Liicken zu schlieBen, die ein noch
so guter Lehrplan schon aus Zeitgriinden da und dort laBt. Mit seinen zahlreichen Beispielen dient es
als Mittler zwischen Theorie und Praxis. In dies em Sinne ebnet es den Studierenden auch den Weg
durch ihr Elektronik-Praktikum und gibt ihnen eine Arbeitsgrundlage zur eigenen Schaltungsentwick
lung. 1m Hinblick auf diese Funktion wurde der im Anhang zusammengestellte Bauteile-Katalog (blaue
Seiten) nochmals erweitert und aktualisiert. In der Hand der Studierenden ersetzt dieser eine
Datenbuchsammlung, iiber die jeder Ingenieur als wichtiges Werkzeug verfiigt. Da heute in vielen
Fallen die Datenbeschaffung auch iiber das Internet moglich ist, wurden im Bauteile-Katalog zahlrei
che Intemetadressen eingefiigt.
Das bisher schon umfangreiche Sachwortverzeichnis wurde nochmals erweitert, urn so den Nutzen des
Buches als Nachschlagewerk zu steigern. Da es ein umfassendes Grundlagenwissen enthalt, sind auch
die wesentlichen Begriffe und ihre Bedeutungen zuganglich.
Diese Auflage enthalt wieder eine Bestellkarte fiir eine kostenlose CD-ROM mit Informationen aus
dem Institut fiir Halbleiterelektronik an der Universitat-Gesamthochschule Siegen. Bereits mit der
zwolften Auflage wurde dieses Angebot reichlich genutzt. Ich bin Herrn Prof Dr.-Ing. M. Bohm, dem
Leiter des Instituts, dankbar, daB er den nicht unerheblichen Aufwand der Herstellung und Ver
schickung der CDs weiter auf sich nimmt.
Bei der Vorbereitung dieser Auflage ist mir wieder mancherlei Hilfe zuteil geworden, fiir die ich Dank
sage. Zu Erganzungen im Bereich der Leistungseiektronik hat mich vor allem Herr Prof. Dipl.-Ing.
G. Tiirck von der TFH Berlin angeregt, der dieses Buch schon iiber einige Jahre hinweg mit konstruk
tiver Kritik begleitet. Bei der Umsetzung hat mich Herr Dipl.-Ing. A. Geilhausen von der Uni-GH Sie
gen mit Ideen und Material wesentlich unterstiitzt, insbesondere bei der entsprechenden Erweiterung
des Bauteile-Katalogs. Auf seinen Vorschlag hin fand auch im Hauptteil des Buches die Leistungsfak
tor-Korrektur in modernen Netzgeraten Beriicksichtigung.
Die in der Digitaltechnik heute wichtigen programmierbaren Logik-Bausteine fanden Eingang in den
Bauteile-Katalog. Herr Prof Dr.-Ing. A. Bauer und Herr W. Utsch gaben mir die notige Unterstiitzung.
Ansonsten halfen mir Herr Dipl.-Ing. H. Otto und Herr Dipl.-Ing. G. Schulte. Frau Petra Schoppner
schrieb wieder die Texte und erledigte die Zeichenarbeiten am Computer mit gewohnter Perfektion.
Aile Leser, die mir in Zukunft Anregungen geben wollen, konnen dies iiber meine E-Mail-Adresse tun:
[email protected]
Siegen, im Juni 2001
III
Inhaltsverzeichnis
1 Elektrische Leitong ond Widerstande
1.1 Elektrische Leitung, Grundbegriffe .......................................... . 2
1.2 Leitungen und Sicherungen ................................................. . 4
1.3 Elektrische Widerstiinde .................................................... . 6
1.4 Ubliche Bauformen der Widerstiinde ......................................... . 8
1.5 Stellwiderstiinde mit Schleifkontakt .......................................... . 10
1.6 Widerstandsnetzwerke, passive und aktive Zweipole 12
2 Homogene Halbleiterbaoelemente
2.1 Grundbegriffe der Halbleiter ................................................. 14
2.2 MeB-und KompensationsheiBieiter ........................................... 16
2.3 AnlaBheiBleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18
2.4 Kaltleiter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20
2.5 Varistoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22
2.6 Feldplatten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24
2.7 Fotowiderstiinde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
2.8 Hallgeneratoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28
3 Halbleiterdioden
3.1 Grundlagen der Halbleiterdiode .............................................. 30
3.2 Silizium-Leistungsdioden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32
3.3 Dioden im Ladegleichrichter ................................................. 34
3.4 Z-Dioden (Zenerdioden) .................................................... 36
3.5 Fotodioden und Fotoelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
3.6 Lumineszenz-Dioden (Leuchtdioden) ......................................... 40
4 Kondensatoren
4.1 Kondensatoren, Grundbegriffe ............................................... 42
4.2 Laden und Entladen eines Kondensators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44
4.3 Bauformen und Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46
4.4 Elektrolytkondensatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48
4.5 RC-Ubertragungsglieder . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50
4.6 Impulsiibertragung durch RC-Glieder ......................................... 52
4.7 Spannungsgliiuung mit Kondensatoren ........................................ 54
5 Spolen ond Schwingkreise
5.1 Spulen, Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56
5.2 Spulenkenngro8en und Schaltvorgiinge ........................................ 58
5.3 Drosselspulen mit Eisenkernen oder Eisenpulver-Kern .......................... 60
5.4 Ferritkernspulen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62
5.5 Spulen bei hoheren Frequenzen .............................................. 64
5.6 Schwingkreise, Grundbegriffe ................................................ 66
5.7 Schwingkreise mit TiefpaBfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68
5.8 Resonanzschaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70
5.9 Schwingkreise mit Anzapfungen .............................................. 72
5.10 Schwingquarze ............................................................. 74
IV
6 Transformatoren ond Ubertrager
6.1 Verlustfreie Spulensysteme .................................................. 76
6.2 Transformatoren als Ubertrager .............................................. 78
6.3 Aufbau und Berechnung von Ubertragern ..................................... 80
6.4 Impulstibertrager (Impulstransformatoren) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.5 Netztransformatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84
7 Relais
7.1 Elektromagnetische Relais, Arten und Wirkungsweise ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86
7.2 Betriebseigenschaften von Relais ............................................. 88
7.3 Kontaktmaterial, Kontaktbeanspruchung und Kontaktschutz ..................... 90
7.4 Relais-Kondensator-Schaltungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92
8 Rohren ond Displays
8.1 Gasentladungsrohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 94
8.2 Vakuumdioden und -trioden ................................................. 96
8.3 Tetroden und Pentoden ..................................................... 98
8.4 Fotozellen und Fotovervielfacher ............................................. 100
8.5 Bildverstarker, Bildwandler und Bildaufnahmerohren ........................... 102
8.6 Vakuum-Lumineszenzrohren (Fluoreszenzrohren) .............................. 104
8.7 Fltissigkristall-Anzeigen (LC-Displays) ........................................ 106
9 Feldeffekt-Transistoren
9.1 Aufbau und Wirkungsweise des Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors ............... 108
9.2 Feldeffekttransistoren, GroB-und Kleinsignalbetrieb ............................ 110
9.3 Feldeffekttransistoren in Konstantstromschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 112
9.4 Sourceschaltung im Kleinsignalbetrieb ......................................... 114
9.5 Analyse eines Kleinsignalverstarkers in Sourceschaltung ......................... 116
9.6 Drainschaltung (Sourcefolger) ................................................ 118
9.7 Gateschaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 120
9.8 Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode ............................. 122
9.9 Integrierte MOS-Schaltungen ................................................ 124
9.10 Analogschalter und -muliplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 126
9.11 KenngroBen und ihre Anwendung ............................................ 128
10 Bipolare Transistoren
10.1 Aufbau und Wirkungsweise .................................................. 130
10.2 Emitterschaltung als GroBsignalverstarker ..................................... 132
10.3 Temperaturabhangigkeit und innere Stromverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 134
10.4 Schaltbetrieb des Bipolar-Transistors .......................................... 136
10.5 Gleichstrombetrieb im aktiven Bereich ........................................ 138
10.6 Emitterschaltung als Kleinsignalverstarker ..................................... 140
10.7 Hochfrequenzverhalten der Emitterschaltung .................................. 142
10.8 h-Parameter und y-Parameter ................................................ 144
10.9 Kleinsignalverstarker mit Parallelgegenkopplung ............................... 146
10.10 Emitterschaltung mit Reihengegenkopplung ................................... 148
10.11 Kollektorschaltung (Emitterfolger) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 150
10.12 Basisschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 152
10.13 Differenzverstarker ......................................................... 154
10.14 Transistorverbundschaltungen ................................................ 156
v
11 Operationsverstarker
11.1 Grundbegriffe des Operationsverstarkers ...................................... 158
11.2 Linearer invertierender Verstarker ............................................ 160
11.3 Linearer nichtinvertierender Verstarker ....................................... 162
11.4 Eingangsverhalten des realen Verstarkers ..................................... , 164
11.5 Ausgangsverhalten des realen Verstarkers ..................................... 166
11.6 Frequenzgang und Stabilitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 168
11.7 Differenzierschaltungen ..................................................... 170
11.8 Integrierschaltungen ........................................................ 172
11.9 Aktive RC-Filter zweiter und hoherer Ordnung ................................. 174
11.10 State-Variable-Filter (SVF) .................................................. 176
11.11 MeBgleichrichter ........................................................... 178
11.12 Begrenzer, Amplitudenfilter und Funktionsgeber ............................... 180
11.13 SpannungsqueJlen .......................................................... 182
11.14 StromqueJlen ............................................................... 184
11.15 Transformationsschaltungen ................................................. 186
12 Ausgewahlte Analogbausteine
12.1 Standard-Operationsverstarker TAA 765 und LM 741 ........................... 188
12.2 Mehrfachverstarker und ihre Anwendung ...................................... 190
12.3 Prazisions-Operationsverstarker .............................................. 192
12.4 Steilheits-Operationsverstarker CA 3080 und LM 13600 ......................... 194
12.5 Logarithmierschaltungen .................................................... 196
12.6 Multiplizierbaustein AD 534 ................................................. 198
12.7 Filterbaustein HY 3105 als Universalfilter ...................................... 200
12.8 Schalter-Kondensator-Filter (Switched .capacitor Filter, SC-Filter) ................ 202
12.9 Abtast-Halte-Glieder ........................................................ 204
13 Sinusoszillatoren
13.1 Einfache RC-Oszillatoren .................................................... 206
13.2 RC-Oszillatoren mit Amplitudenregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 208
13.3 LC-Oszillatoren mit der Basisschaltung ........................................ 210
13.4 LC-Oszillatoren mit der Emitterschaltung ...................................... 212
14 Kippschaltungen
14.1 Triggerschaltungen mit Transistoren .......................................... 214
14.2 Symmetrische bistabile Kippschaltungen ....................................... 216
14.3 Monostabile und astabile Multivibratoren ...................................... 218
14.4 Trigger mit Operationsverstarkern ............................................ 220
14.5 Fensterkomparatoren ....................................................... 222
14.6 Multivibratoren mit Operationsverstarkern .................................... 224
14.7 Multivibratoren mit dem Timer-Ie 555 ........................................ 226
14.8 Funktionsgenerator 8038 ..................................................... 228
14.9 Spannungs-Frequenz-Umsetzer ............................................... 230
14.10 Kippschaltungen mit Unijunction-Transistoren ................................. 232
14.11 Vierschichtelemente (Thyristoren) ............................................ 234
15 Digitale Verkniipfungs- und SpeicherschaItungen
15.1 Diodengatterschaltungen .................................................... 236
15.2 Emitterschaltung als Inverter ................................................. 238
15.3 NOR-und NAND-Gatter in DTL-Technik ..................................... 240
15.4 Grundschaltungen der TTL-Technik .......................................... 242
VI
15.5 Schottky-und ECL-Schaltungen .............................................. 244
15.6 CMOS-Logikschaltungen............................................... . . . .. 246
15.7 Kippschaltungen mit NOR-und NAND-Gattern ................................ 248
15.8 Einfache Flip-Flops mit Taktsteuerung ........................................ 250
15.9 Master-Slave-Flip-Flops (MS-Flip-Flops) ...................................... 252
15.10 Register ................................................................... 254
15.11 Frequenzteiler (Untersetzer) und Ziihlschaltungen .............................. 256
15.12 Zeitziihler (Timer-Counter) 2240 ............................................. 258
15.13 Impulsziihler ............................................................... 260
15.14 Vergleicher (Komparatoren) ................................................. 262
15.15 Multiplexer und Demultiplexer ............................................... 264
15.16 Schreib-Lese-Speicher (RAMs) ............................................... 266
15.17 ROMs, PROMs und PLDs ................................................... 268
16 DA-und AD-Umsetzer
16.1 DA-Umsetzer (DAU) ....................................................... 270
16.2 Drei Konzepte flir die Analog-Digital-Umsetzung ............................... 272
16.3 Indirekte Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung ............................. 274
17 Optoelektronik
17.1 Fototransistoren und Fotothyristoren .......................................... 276
17.2 Optokoppler ............................................................... 278
17.3 Lichtschranken und Lichtleiter ............................................... 280
17.4 Optische Nachrichtentechnik ................................................. 282
18 Leistungstransistoren und Anwendungen
18.1 Verlustleistung und Wiirmeableitung .......................................... 284
18.2 Transistor als Leistungsschalter .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 286
18.3 Schnelles Schalten induktiver Lasten .......................................... 288
18.4 Darlington-Leistungstransistoren als Schalter und Steller ........................ 290
18.5 Leistungs-MOSFETs und IGBTs ............................................. 292
18.6 Schaltungsdesign zu MOSFETs und IGBTs .................................... 294
18.7 Gleichspannungsquellen mit Leistungstransistoren .............................. 296
18.8 Wechselspannungsquellen flir hohe Strombelastung ............................. 298
18.9 Niederfrequenz-Leistungsverstiirker ........................................... 300
19 Thyristoren und Triacs
19.1 Leistungsthyristoren, Grundbegriffe und Funktionsweise ......................... 302
19.2 Ansteuerschaltungen ftir Thyristoren .......................................... 304
19.3 Wechselstromsteller mit Thyristoren .......................................... 306
19.4 Dynamische Vorgiinge und Schutzbeschaltung .................................. 308
19.5 Triac, Grundbegriffe und Anwendungsbeispiel ................................. 310
19.6 Wechselstromschalter mit Triacs und Thyristoren ............................... 312
19.7 Ansteuerbausteine flir Triacs ................................................. 314
19.8 Zeitsteuerungen mit Triacs ................................................... 316
20 Spannungs-und Stromversorgung
20.1 Netzgeriite mit Spannungsregler .............................................. 318
20.2 Erzeugung von mehreren Betriebsspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 320
20.3 Primiirzellen und Primiirbatterien ............................................. 322
20.4 Sekundiirzellen und Sekundiirbatterien (Akkumulatoren) ........................ 324
20.5 Ladeverfahren und Ladetechniken fUr Akkumulatoren .......................... 326
VII
20.6 Solargeneratoren ................................................................................................................ 328
20.7 Gleichspannungswandler (DCIDC-Wandler) ................................................................... 330
20.8 Drossel-Aufwiirtswandler mit PFM-Schaltregler.............................................................. 332
20.9 Drossel-Inverswandler mit PFM-Schaltregler .................................................................. 334
20.10 Drossel-Abwiirtswandler mit PFM-Schaltregler .............................................................. 336
20.11 Drossel-Abwiirtswandler mit PWM-Schaltregler.............................................................. 338
20.12 Sperrwandler mit Speichertransformator ......................................................................... 340
20.13 Begriffe und Problematik modemer Netzgeriite................................................................ 342
Formelzeichen und Z8hlpfeile ........................................................................................................ 344
Anhang A (Tabellen, Diagramme, Formeln) .................................................................................. 345
Anhang B - Bauteile-Katalog ......................................................................................................... 361
Anhang C - Fortschritte in der Elektronik .................................................................................... 433
Literaturverzeichnis ................. ........ ............ ....... .......... ........ ..... ...... .... ........................................... 435
Quellenverzeichnis ........................................................................................................................... 441
Sachwortverzeichnis ........................................................................................................................ 442
VIII
Einfiihrung
Das vorliegende Buch beschreibt den Aufbau und die Funktionsweise zahlreicher Bauelemente so aus
fiihrlich, wie es fiir eine funktionsgerechte Anwendung erforderlich ist. Es halt sich dabei an die Vor
gehensweise der Praxis mit einer Beschreibung der Betriebseigenschaften durch Kenndaten und Kenn
linien, die der Hersteller tiblicherweise im Datenblatt angibt.
Die eingestreuten Rechenbeispiele fordern das Verstandnis. Zahlreiche weitere Beispiele mit Losungen
findet der Leser in dem Band
Rechentibungen zur angewandten Elektronik
von E. Bohmer,
dessen fiinfte Auflage nach vollstandiger Neubearbeitung 1997 im Vieweg-Verlag erschienen ist. Auf
den Hauptteil des Buches folgt ein dreiteiliger Anhang:
Anhang A ist als Nachschlagewerk angelegt. Man findet dort zunachst Werkstoffkenndaten, Bezeich
nungen und Kennzeichnungen. Es folgt eine Einfiihrung in die Grundbegriffe der Halbleitertechnolo
gie und die Herstellung von Leiterplatten. Das anschlieBende Blindwiderstands-Frequenz-Diagramm
- im Laborjargon HF-Tapete - erlaubt schnelle tiberschlagige Berechnungen bei allen Schaltungen mit
Kapazitaten und Induktivitaten. Der Frequenzgang von RC- und RL-Zweipolen sowie die speziellen
Eigenschaften von Schwingkreisen werden gesondert dargestellt.
Die aufgefiihrten KenngroBen zu Wechsel- und Mischstromen muB jeder Elektroniker beherrschen
eben so die Verhaltnisdarstellung nach dem Dezibelsystem. Die Begriffe RauschmaB und Rauschzahl
interessieren ihn nur beim Aufbau von Verstarkern fiir sehr schwache Signale. Die Hinweise zum stO
rungsfreien Aufbau eines Gerates dagegen sind von grundsatzlicher Bedeutung und umso beachtens
werter, je komplexer ein Schaltungssystem ist.
Anhang B ist als Bauteile-Katalog angelegt. Er gibt eine Ubersicht tiber handelstibliche Ausftihrungen
zu den im Textteil beschriebenen Bauelementen. Dazu werden auch die wesentlichen Kenndaten und
Grenzdaten mitgeteilt.
Anhang C bietet dem Leser eine CD-ROM an zur Erweiterung seines theoretischen Horizontes. Diese
unterstiitzt ihn auch mit Software bei seiner praktischen Arbeitl).
Da dieses Buch eine Reihe von Themen nicht erschopfend behandeln kann, werden am Ende der Seiten
Hinweise auf weiterfiihrende Literatur und einschlagige DIN-Normen gegeben. Die letzteren findet
man in den Normblattern des DIN (Deutsches Institut fiir Normung e.Y.). Sie enthalten Erlauterungen
zu vie1en Begriffen, femer Kurzzeichen, Schaltzeichen und auch Beschreibungen zur Ausfiihrung von
Bauelementen. In diesem Buch werden die DIN-Normen weitgehend beachtet. Auf Abweichungen
wird an einze1nen Stellen besonders hingewiesen. Entgegen DIN 41852 wird z.B. die frtiher durchweg
tibliche Kleinschreibung fiir die Halbleiterbezeichnungen "n" und "p" beibehalten. Ferner werden die
bisher iiblichen Schaltzeichen fiir Spannungs-und Stromquellen weiterverwendet, da diese im Gegen
satz zu den neuen Symbolen Variationen zulassen und sich damit besser fiir eine physikalisch orien
tierte Schaltungsbeschreibung eignen:
neu bisherige
Variationen
(DIN 40990) Grundform
cp
¢ $ $ $ $ $
Spannungsquelle
$ A A 6 6 ®
~
Stromquelle y y y ? ? ?
Soweit Sicherheitsaspekte eine Rolle spie1en, wird auf entsprechende "VDE-Bestimmungen" verwie
sen, herausgegeben vom VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik eV).
I) Die neueste Version enthalt auch Ausziige aus dem oben genannten Band "Recheniibungen zur angewandten Elektronik".
E. Böhmer, Elemente der angewandten Elektronik
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden 2001