Elektrotechnik fur Informatike

Das Buch gibt eine anschauliche Einführung in die Physik und Technik der elektrischen, magnetischen und optischen Vorgänge in modernen elektronischen Rechenschaltungen, Informationsspeichern und Datenübertragungssystemen. Dem Benutzer dieser Geräte soll verständlich gemacht werden, daß prinzipiell jede Art von Eingabe, Steuerung, Übertragung und Speicherung elektrischer und optischer Signale mit einer Verzerrung und Zeitverzögerung und mit einem gewissen Energieverbrauch verknüpft ist. Die quantitative Darstellung der zeitlichen Abläufe beschränkt sich auf die Differentialform der elektrotechnischen Grundgesetze und die darauf basierenden Differentialgleichungen für Ladevorgänge von Kondensator und Spule sowie für die Wellenausbreitung auf Leitungen. Zur Signalanalyse werden die Zeigerdarstellung von Wechselgrößen, die Fourierreihe, das Fourierintegral sowie die Filterfunktion im Zeit- und Frequenzbereich herangezogen und das Prinzip einfacher Modulationsverfahren erläutert. Kurze Funktionsbeschreibungen von Halbleiterdiode, Bipolar- und MOS-Transistor, von Lumineszenz-, Laser- und Photodiode sowie von Kupfer- und Glasfaserkabel bilden die Verständnisgrundlage der binären logischen Schaltungselemente und der Datenübertragung.

1 Grundbegriffe der Elektrotechnik.- 1.1 Gleichstromquellen.- 1.2 Das Ohmsche Gesetz und der elektrische Widerstand.- 1.3 Elektrische Netzwerke - die Kirchhoff Regeln.- 1.4 Ersatzschaltbilder für elektrische Energiequellen.- 1.5 Das elektrische Feld.- 1.6 Die elektrische Arbeit und Leistung.- 1.7 Die Kapazität und ihr Aufladungsvorgang.- 1.8 Das magnetische Feld.- 1.9 Das Induktionsgesetz - Magnetisierung einer Spule.- 1.10 Ferromagnetismus - magnetische Datenspeicher.- 1.11 Die Messung der elektrischen Grundgrößen.- 1.12 SI-Basiseinheiten des MKSA-Maßsystems.- 2 Wechselstrom.- 2.1 Sinusförmige Vorgänge in reeller Darstellung.- 2.2 Der Effektivwert.- 2.3 Die Zeigerdarstellung von Wechselgrößen.- 2.4 Der komplexe Widerstand.- 2.5 Leistungsverhältnisse für AC.- 2.6 Der R-C Spannungsteiler.- 2.7 Übertragungsmaß und Bodediagramm.- 2.8 Resonanz: Der Schwingkreis.- 2.9 Leistungsanpassung.- 2.10 Der Transformator.- 2.11 Drehstrom.- 3 Halbleiterbauelemente.- 3.1 Die Stromleitung im Halbleiter.- 3.2 Der MIS-(MOS-)Kondensator.- 3.3 MNOS- und FAMOS-Speicher.- 3.4 Die Halbleiterdiode.- 3.5 Der MOSFET.- 3.6 Der Bipolartransistor.- 3.7 Der Arbeitsbereich von Transistoren.- 3.8 Arbeitspunkteinstellung und Kleinsignalverstärkung.- 3.9 Der logische Inverter in n-MOS Technik.- 3.10 Inverterketten.- 3.11 Logische Schaltungen.- 4 Signale und Spektren.- 4.1 Die Fourierreihe.- 4.2 Die Fouriertransformation.- 4.3 Modulation.- 4.4 Das Zeitgesetz der Nachrichtentechnik.- 5 Leitungen und Wellen.- 5.1 Die Leitungsgleichungen.- 5.2 Wellenausbreitung.- 5.3 Reflexionsfaktor.- 5.4 Freie EM-Wellen.- 5.5 Impulse auf Leitungen.- 5.6 Nachrichtenkabel.- 5.7 Leitungsresonatoren.- 6 Filter.- 6.1 Die Übertragungsfunktion H(?).- 6.2 Die Stoßantwort.- 6.3 Typische Filterfunktionen.- 6.4Transversale und digitale Filter.- 6.5 Bauformen von Filtern.- 6.6 Datenübertragung im begrenzten Frequenzband*.- 7 Datenübertragungsstrecken.- 7.1 Schnittstellen.- 7.3 Weitverkehr-Kabelstrecken.- 7.4 Funkverbindungen.- 7.5 Optische Verbindungen.- 8 Übungsbeispiele.- 8.1 Grundlagen.- 8.2 Wechselstrom.- 8.3 Halbleiterbauelemente.- 8.4 Signale - Spektren.- 8.5 Leitungen und Wellen.- 8.6 Filter.- 8.7 Datenübertragungsstrecken.