Die Kunst des Entwurfs elektronischer Schaltungen

Dieses Lehrbuch beschäftigt sich mit den praktischen Elementen des Entwurfs elektronischer Schaltungen. Es liefert dabei aber nicht bibliotheksartig eine Aufzählung der verschiedenen Schaltungen, sondern behandelt systematische, grundsätzliche Überlegungen, die zu einem gezielten Entwurf führen, der sich an den speziellen konkreten Anforderungen orientiert. Acht Kapitel befassen sich mit Hoch- und Niederfrequenzverstärkern im Kleinsignalbetrieb, optoelektronischen und digitalen Schaltungen, Oszillatoren, translinearen Schaltungen und Leistungsverstärkern. Anhand dieser ausgewählten Schaltungsklassen wird der Entwurfsprozeß beispielhaft erläutert. Ausgehend von Prinzipien wird der Weg bis zur vollständigen Schaltung nachgezeichnet, wobei die Möglichkeiten der Kombination verschiedener Grundformen mit ihren Vor- und Nachteilen diskutiert werden. Das Buch wird somit zum Reisebegleiter auf dem Weg von den klassischen zu den modernen Schaltungstechniken der Elektronik. 13 detailliert beschriebene Versuchsschaltungen, die der Leser mit relativ einfachen Mitteln nachbauen kann, illustrieren den Text. Das Buch ist zum Selbststudium geeignet und wendet sich insbesondere an Studenten der Fachrichtungen Elektrotechnik, Physik und Informatik der Technischen Universitäten.

1 Was ist Schaltungsentwurf?.- 1.1 Design und Dimensionierung.- 1.2 Auswahl einer Schaltungsgrundstruktur.- 1.3 Methodik beim Design.- 1.4 Arbeiten mit Schaltungsgrundstrukturen.- 1.5 Schaltungsaufbau und -herstellung.- Bemerkungen.- 2 Hochfrequenz-Bandpaß-Verstärker.- 2.1 Selektive Verstärker.- 2.2 Das Rückkopplungsproblem.- 2,3 Kombinationen von Schaltungsgrundstrukturen.- 2.4 Eine Versuchsschaltung.- 2.5 Das Verhalten der Versuchsschaltung.- 2.6 Überlegungen mit Hilfe von Zeigern.- 2.7 Was ist ein brauchbarer Schaltkreis?.- 2.8 Algebra und Design.- 2.9 Stabilisierung der Versuchsschaltung.- 2.10 Eine Versuchsschaltung mit Bipolartransistoren.- Bemerkungen.- 3 Operationsverstärker.- 3.1 Definitionen.- 3.2 Eine einfache Operationsverstärkerschaltung.- 3.3 Technische Details der Versuchsschaltung.- 3.4 Der Übergang vom symmetrischen Eingang zum unsymmetrischen Ausgang.- 3.5 Das Problem großer Gleichtaktsignale.- 3.6 Stromquellen in monolithischer Silizium-Technologie.- 3.7 Der Stromspiegel.- 3.8 Auslöschung des Eingangsruhestroms.- 3.9 Rückblick.- Bemerkungen.- 4 Schaltungen mit Operationsverstärkern.- 4.1 Systeme.- 4.2 Die Kombination von Operationsverstärkern.- 4.3 Ein System mit drei Verstärkern.- 4.4 Meß -und Regelungssysteme.- 4.5 Messungen.- 4.6 Die Problematik thermischer Effekte bei integrierten Schaltungen.- 4.7 Berücksichtigung thermischer Effekte beim Entwurf integrierter Schaltungen.- 4.8 Messung der Eingangsimpedanz.- 4.9 Zusammenfassung.- Bemerkungen.- 5 Ein Verstärker mit Photodiode.- 5.1 Photodioden.- 5.2 Rauschen und die optimale Nutzung einer Signalquelle.- 5.3 Betrachtung der Bandbreite.- 5.4 Eine Schaltungsgrundstruktur für einen Versuchsaufbau.- 5.5 Einzelheiten der Versuchsschaltung.- 5.6 Allgemeine Überlegungen zurLeistungsverstärkung.- Bemerkungen.- 6 Digitale Schaltungen.- 6.1 Schalter.- 6.2 Logische Gatter.- 6.3 Das ideale digitale Bauelement.- 6.4 Die Entwicklung der Halbleiterbauelemente.- 6.5 Transistor-Transistor-Logik (TTL).- 6.6 Schottky-TTL.- 6.7 Emittergekoppelte Logik (ECL).- 6.8 Höchstintegrierte Schaltkreise (VLSI).- 6.9 Integrated Injection Logik (I2L).- 6.10 Eine Versuchsschaltung.- 6.11 Zusammenfassung.- Bemerkungen.- 7 Fast-sinusförmig schwingende Oszillatoren.- 7.1 Ursprünge.- 7.2 Oszillatoren als Systeme.- 7.3 Variation der Oszillatorfrequenz.- 7.4 Oszillatoren mit RC-Netzwerken.- 7.5 Allpaß-Netzwerke in Oszillatoren.- 7.6 Ein experimenteller RC-Oszillator.- 7.7 Allgemeines zu Schwingquarzen.- 7.8 Quarz-Oszillatorschaltungen.- 7.9 Eine Versuchsschaltung für einen Quarz-Oszillator.- Bemerkungen.- 8 Translineare Schaltungen.- 8.1 Translinearität.- 8.2 Der Operational Transconductance Amplifier (OTA).- 8.3 Linearisierung der Translinearität.- 8.4 Eine Versuchsschaltung.- 8.5 Weitere Anwendungen des OTA.- 8.6 Absolute Temperaturmessung und Spannungsreferenzen.- 8.7 Der logarithmische Verstärker.- 8.8 Trigonometrische Funktionen.- Bemerkungen.- 9 Leistungsverstärker.- 9.1 Leistungsverstärkung.- 9.2 Das klassische stabilisierte Netzteil.- 9.3 Geschaltete Netzteile.- 9.4 Vorzeichenwechsel der Ausgangsspannung.- 9.5 Eine Versuchsschaltung.- 9.6 Ausgangsschaltungen für NF-Verstärker.- 9.7 Der Ausgangsverstärker der Klasse AB.- 9.8 Eine Versuchsschaltung eines NF-Verstärkers.- 9.9 Hochfrequenz-Leistungsverstärker.- 9.10 Schmalband-Leistungsverstärker mit großem Wirkungsgrad.- 9.11 Breitband-Hochfrequenz-Leistungsverstärker.- 9.12 Der Kettenverstärker.- Bemerkungen.- 10 Theorie und Praxis.- 10.1 Einleitung.- 10.2 Theorie.- 10.3 Wissenschaft undTechnologie.- 10.4 Technik.- 10.5 Praxis.- Bemerkungen.- Autorenverzeichnis.- Stichwortverzeichnis.