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E-Book

Signalübertragung analoger Schaltungen

Schwerpunkt: Operationsverstärkerschaltungen

AutorPeter Westphal
VerlagBooks on Demand
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl212 Seiten
ISBN9783743154940
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis21,99 EUR
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.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Titelseite3
Impressum4
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
Verwendete Symbole11
1 Einleitung13
2 Mathematische Grundlagen15
2.1 Komplexe Zahlen15
2.2 Lineare Gleichungssysteme18
2.3 Komplexe Berechnungen Sprungfunktion21
2.4 Die Arcustangens-Funktion22
3 Knoten- und Maschenregel26
4 Komplexe Widerstände30
5 Übertragungsfunktion35
5.1 Spannungsteiler- und Stromteiler-Regel37
5.2 Entkoppelte Vierpole38
6 Amplituden- und Phasengang39
6.1 Berechnung eines Amplitudengangs39
6.2 Berechnung eines Phasengangs42
7 Laplace-Transformation45
7.1 Hilfssätze für die Laplace-Transformation47
7.2 Sprungantwort48
7.3 Pulsantwort49
8 Analyseprinzip anhand eines passiven Tiefpasses 1. Ordnung51
8.1 Übertragungsfunktion52
8.2 Amplitudengang52
8.3 –3 dB-Grenzfrequenz54
8.4 Phasengang54
8.5 Pulsantwort55
8.6 Bemerkungen zum Tiefpaß 1. Ordnung57
8.7 Grafische Darstellung57
8.8 Anstiegszeit59
9 Weitere passive Tiefpässe61
9.1 Gekoppelter Tiefpaß 2. Ordnung61
9.2 Entkoppelter Tiefpaß 2. Ordnung63
9.3 Entkoppelter Tiefpaß n-ter Ordnung66
10 Passive Hochpässe72
10.1 Hochpaß 1. Ordnung72
10.2 Entkoppelter Hochpaß 2. Ordnung74
10.3 Entkoppelter Hochpaß n-ter Ordnung77
11 Passive Bandfilter83
11.1 Gekoppelter RC-Bandpaß 2. Ordnung83
11.2 Entkoppelter RC-Bandpaß 2. Ordnung85
11.3 RC-Bandsperre (Doppel-T-Filter)88
12 Schwingkreise97
12.1 RLC-Serienschwingkreis97
12.2 RLC-Parallelschwingkreis101
13 Operationsverstärker109
13.1 Entkopplung durch OPV-Impedanzwandler114
13.2 Unkompensierte OPV115
13.3 OPV im linearen Netzwerk119
13.4 OPV-Grundschaltungen121
14 Invertierende Grundschaltung124
15 Aktive Tiefpässe126
15.1 Tiefpaß 1. Ordnung126
15.2 Tiefpaß 2. Ordnung128
15.2.1 Einstellen einer Filtercharakteristik133
15.3 Tiefpaß n-ter Ordnung135
15.3.1 Tiefpässe mit kritischer Dämpfung137
16 Aktive Hochpässe142
16.1 Hochpaß 1. Ordnung142
16.2 Hochpaß 2. Ordnung145
16.2.1 Einstellen einer Filtercharakteristik148
16.3 Hochpaß n-ter Ordnung149
16.3.1 Hochpässe mit kritischer Dämpfung151
17 Aktive Bandfilter156
17.1 Bandpaß 2. Ordnung156
17.2 Bandsperre 2. Ordnung159
18 Aktiver Phasenschieber (Allpaß) 1. Ordnung165
19 Verstärker mit OPV171
19.1 Invertierender Verstärker171
19.2 Nicht-invertierender Verstärker173
20 Strom/Spannungs-Wandler177
20.1 I/U-Wandler mit Fotodiode182
20.1.1 Diskrete FET-Eingangsstufe184
20.1.2 Rauschanalyse185
21 PID-Regler190
22 Integrator und Differentiator194
22.1 Integrator194
22.2 Differentiator196
23 Dioden- und Transistorschaltungen201
24 Anhang205
24.1 Nützliche mathematische Gleichungen205
24.2 Häufig benötigte Laplace-Korrespondenzen206
24.3 Kenngrößen einiger OPV208
Literatur209
Stichwortverzeichnis211

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