Taschenbuch der Elektrotechnik und Elektronik

Größen und Einheiten

1 Gleichstrom

1.1 Grundgrößen und Grundbegriffe

1.1.1 Elektrische Ladung

1.1.2 Elektrischer Strom

1.1.3 Elektrische Spannung und Potenzial

1.1.4 Elektrischer Widerstand

1.1.5 Ohm’sches Gesetz

1.1.6 Elektrische Arbeit und Leistung

1.2 Zusammengesetzte Widerstände

1.2.1 Reihenschaltung von Widerständenund Spannungsteilung

1.2.2 Parallelschaltung von Widerständen und Stromteilung

1.2.3 Gemischte Schaltung von Widerständen

1.2.4 Dreieck-Stern-Umwandlung

1.3 Stromkreise und Netzwerke

1.3.1 Grundstromkreis

1.3.2 Kirchhoff’sche Regeln

1.3.3 Berechnung von Netzwerken

1.3.4 Belasteter Spannungsteiler

1.4 Messung der elektrischen Grundgrößen

1.4.1 Messung von Spannung und Strom

1.4.2 Messung des Widerstandes

1.4.3 Messung der Leistung

2 Elektrische und magnetische Felder

2.1 Elektrostatisches Feld

2.1.1 Elektrische Feldstärke

2.1.2 Influenz

2.1.3 Verschiebungsdichte und Verschiebungsfluss

2.1.4 Dielektrikum

2.1.5 Kondensatoren

2.1.6 Kräfte im elektrischen Feld

2.1.7 Energie im elektrischen Feld

2.1.8 Piezoelektrischer Effekt

2.1.9 Thermoelektrischer Effekt

2.1.10 Lichtelektrischer Effekt

2.2 Stationäres elektrisches Strömungsfeld

2.2.1 Strömungsfeld

2.2.2 Stromdichte

2.2.3 Stromdichte und Feldstärke

2.2.4 Feldstärke und Potenzial

2.3 Magnetisches Feld

2.3.1 Magnetische Feldstärke

2.3.2 Magnetische Flussdichte

2.3.3 Magnetischer Fluss und Streuung

2.3.4 Permeabilität

2.3.5 Magnetismus des Eisens

2.3.6 Arten magnetischer Werkstoffe

2.3.7 Ohm’sches Gesetz des magnetischen Kreises

2.3.8 Eisengefüllte magnetische Kreise

2.3.9 Induktionsgesetz

2.3.10 Selbstinduktion

2.3.11 Gegeninduktivität und induktive Kopplung

2.4 Kräfte und Energie im Magnetfeld

2.4.1 Kraft auf eine bewegte elektrische Ladung

2.4.2 Kraft auf geradlinige Stromleiter

2.4.3 Kraft zwischen zwei parallelen Stromleitern

2.4.4 Prinzip des Gleichstrommotors

2.4.5 Energie des magnetischen Feldes

2.4.6 Schaltvorgänge mit Induktivitäten

2.4.7 Hall-Effekt

2.4.8 Elektromagnetische Verträglichkeit

3 Wechselstrom

3.1 Grundgrößen und Grundbegriffe

3.1.1 Vorteile des Wechselstroms gegenüber Gleichstrom

3.1.2 Kenngrößen sinusförmiger Wechselgrößen

3.1.3 Zeiger- und Liniendiagramm

3.1.4 Addition phasenverschobener Wechselgrößengleicher Frequenz

3.1.5 Mittelwerte sinusförmiger Wechselgrößen

3.1.6 Scheitel- und Formfaktor

3.2 Widerstände im Wechselstromkreis

3.2.1 Wirkwiderstand

3.2.2 Induktiver Widerstand

3.2.3 Kapazitiver Widerstand

3.3 Komplexe Wechselgrößen

3.3.1 Grundlagen

3.3.2 Arithmetik

3.4 Schaltungen von Widerständenim Wechselstromkreis

3.4.1 Reihenschaltungen

3.4.2 Parallelschaltungen

3.4.3 Darstellung komplexer Größen in Wechselstromkreisen

3.4.4 Umwandlung von Schaltungen

3.5 Leistung und Arbeit im Wechselstromkreis

3.5.1 Augenblicksleistung

3.5.2 Mittlere Leistung

3.5.3 Leistungsfaktor

3.5.4 Wirk-, Blind- und Gesamtstrom

3.5.5 Verbesserung des Leistungsfaktors

3.5.6 Leistung in komplexer Schreibweise

3.5.7 Messung der Wechselstromleistung

4 Besondere Wechselstromkreise

4.1 Zusammengesetzte Schaltungen

4.1.1 Komplexer Spannungs- und Stromteiler

4.1.2 Gemischte Schaltungen

4.2 Frequenzverhalten von Wechselstromkreisen

4.2.1 Verluste in Wechselstromkreisen

4.2.2 Reihenresonanz

4.2.3 Parallelresonanz

4.2.4 Übertragungsfunktion von Vierpolen

4.2.5 Filter

4.3 Spule mit Eisen

4.3.1 Eisenverluste

4.3.2 Kupferverluste

4.3.3 Induktiver Spannungsabfall

4.3.4 Ersatzschaltbild der Spule mit Eisenkern

4.3.5 Drosselspule mit Gleichstromvormagnetisierung

4.4 Transformator

4.4.1 Arten der Transformatoren

4.4.2 Idealer Transformator

4.4.3 Realer belasteter Transformator

4.4.4 Grundgleichungen des Transformatorsin komplexer Form

4.4.5 T-Ersatzschaltung des Transformators

4.4.6 Reduzierte Ersatzschaltung

4.4.7 Vereinfachtes Zeigerdiagramm des Starkstromtransformators

4.4.8 Kapp-Diagramm

4.4.9 Verluste und Wirkungsgrad des Transformators

4.4.10 Spartransformator

4.5 Dreiphasenstrom

4.5.1 Erzeugung des Dreiphasenstromes

4.5.2 Arten der Verkettung

4.5.3 Leistung des Drehstromes

4.5.4 Drehstromtransformator

4.6 Inversion komplexer Wechselgrößen

4.6.1 Inversion eines einzelnen Zeigers

4.6.2 Wahl des Maßstabs

4.6.3 Inversion von Punkten, Geraden und Kreisen

4.7 Ortskurven

4.7.1 Definition

4.7.2 Maßstäbe und Maßteilungen

4.7.3 Ortskurven von Grundschaltungen

4.7.4 Ortskurven gemischter Schaltungen

4.7.5 Konstruktion von Ortskurven mittels Wertetabelle

5 Signale und Systeme

5.1 Signale

5.1.1 Begriffsbestimmung und Übersicht

5.1.2 Periodische Signale mit konstanter Amplitude

5.1.3 Nichtperiodische Signale mit zweiseitiger Begrenzung

5.1.4 Nichtperiodische Signale mit einseitiger Begrenzung

5.2 Systeme

5.2.1 Begriffsbestimmung

5.2.2 Lineare, zeitinvariante Systeme (LTI-Systeme)

5.2.3 Abtastsysteme

5.3 Elemente der digitalen Signalverarbeitung

5.3.1 Diskrete Signale

5.3.2 Zeitdiskrete Systeme

5.3.3 z-Transformation

5.4 Grundlagen digitaler Filter

5.4.1 Begriffsbestimmung

5.4.2 FIR-Filter

5.4.3 IIR-Filter

6 Bauelemente der Elektronik

6.1 Begriffsbestimmung und Übersicht

6.2 Leiterplatten

6.2.1 Halbzeuge

6.2.2 Entwurf und Herstellung von Leiterplatten

6.2.3 Leiterplatten-Montagetechniken

6.3 Die internationalen E-Reihen

6.4 Widerstände

6.4.1 Der Widerstand als Bauelement

6.4.2 Festwiderstände

6.4.3 Einstellwiderstände

6.5 Kondensatoren

6.5.1 Kenngrößen

6.5.2 Technische Kondensatoren

6.5.3 Kondensatoren mit veränderbarer Kapzität

6.6 Spulen

6.6.1 Kenngrößen

6.6.2 Technische Spulen

6.7 Physikalische Grundlagen der Halbleiter

6.7.1 Reine Halbleiter

6.7.2 Dotierte Halbleiter

6.7.3 pn-Übergänge

6.8 Halbleiterdioden

6.8.1 Gleichrichter- und Schaltdioden

6.8.2 PIN- und PSN-Dioden

6.8.3 Schottky-Dioden

6.8.4 Heterodioden

6.8.5 Z-Dioden

6.8.6 Tunneldioden

6.8.7 Backwarddioden

6.8.8 Kapazitätsdioden

6.8.9 Spezielle Diodenarten

6.9 Bipolare Transistoren

6.9.1 Aufbau und Wirkprinzip

6.9.2 Grundschaltungen des Transistors

6.9.3 Strom-Spannungs-Kennlinie des Transistors

6.9.4 Kleinsignalverhalten des Transistors

6.9.5 Transistorkennwerte und -grenzwerte

6.9.6 Anwendungen bipolarer Transistoren

6.10 Feldeffekttransistoren (FET)

6.10.1 Übersicht

6.10.2 Strom-Spannungs-Kennlinie

6.10.3 Kleinsignalverhalten

6.10.4 Effekte bei integrierten MOSFET

6.10.5 Thermisches Verhalten

6.10.6 Anwendungen von Feldeffekttransistoren

6.11 Thyristorbauelemente

6.11.1 Überblick

6.11.2 Einrichtungs-Thyristordiode

6.11.3 Zweirichtungs-Thyristordiode und Diac

6.11.4 Einrichtungs-Thyristortriode

6.11.5 Zweirichtungs-Thyristortriode

6.11.6 Anwendungen von Thyristor und Triac

6.11.7 Spezielle Thyristoren

6.12 Optoelektronische Bauelemente

6.12.1 Übersicht

6.12.2 Fotometrische Beziehungen

6.12.3 Lichtempfindliche Fotohalbleiter

6.12.4 Lichtemittierende Fotohalbleiter

6.12.5 Optoelektronische Koppelelemente

6.12.6 Feldeffekt-Anzeigeelemente

6.13 Halbleitersensoren

6.13.1 Temperatursensoren

6.13.2 Drucksensoren

6.13.3 Magnetfeldsensoren

6.13.4 Feuchtesensoren

6.13.5 Gassensoren

6.13.6 Fotosensoren

6.13.7 Auswerteprinzipien und Messschaltungen für Sensoren

6.14 Integrierte Schaltungen

6.14.1 Übersicht

6.14.2 Filmschaltkreise

6.14.3 Festkörperschaltkreise

6.14.4 Schaltkreisgehäuse

6.15 Kühlung von Halbleiterbauelementen

6.16 Rauschen elektronischer Bauelemente

6.16.1 Grundbeziehungen und Widerstandsrauschen

6.16.2 Äquivalenter Rauschwiderstand

6.16.3 Rauschzahl und Rauschmaß

6.16.4 Rauschen von Feldeffekttransistoren

6.16.5 Rauschen bipolarer Transistoren

7 Analoge Schaltungen

7.1 Begriffsbestimmung

7.2 Analysemethoden

7.2.1 Vierpolanalyse (Zweitoranalyse)

7.2.2 Knotenspannungsanalyse

7.2.3 Computergestützte Netzwerk-Analysen

7.3 Aktive Grundschaltungen

7.3.1 Begriffsbestimmung

7.3.2 Gegengekoppelte Schaltungen

7.3.3 Kopplungsarten bei mehrstufigen Verstärkern

7.3.4 Differenzverstärker

7.3.5 Leistungsendstufen

7.4 Operationsverstärker

7.4.1 Begriffsbestimmung und Übersicht

7.4.2 Kenngrößen

7.4.3 Grundschaltungen mit Operationsverstärkern

7.5 Filter

7.5.1 Übersicht

7.5.2 Aktive RC-Filter

7.5.3 SC-Filter

7.6 Oszillatoren

7.6.1 Begriffsbestimmung

7.6.2 RC-Oszillatoren

7.6.3 Quarzoszillatoren

7.7 Analog/Digital- und Digital/Analog-Umsetzer

7.7.1 Analog/Digital-Umsetzer

7.7.2 Digital/Analog-Umsetzer

8 Digitale Schaltungen

8.1 Begriffsbestimmung

8.2 Grundlagen der Schaltalgebra

8.2.1 Logische Funktionen

8.2.2 Rechenregeln

8.2.3 Minimierung

8.3 Logische Grundschaltungen

8.3.1 Logische Pegel

8.3.2 Integrierte Standard-Schaltkreise

8.4 Ausgewählte Bausteine für Schaltnetze

8.4.1 Komparatoren

8.4.2 Multiplexer und Demultiplexer

8.4.3 Codeumsetzer

8.4.4 Addierer und Subtrahierer

8.5 Elementare Kippschaltungen

8.5.1 Begriffsbestimmung und Übersicht

8.5.2 Bistabile Kippschaltungen (Flipflop)

8.5.3 Schmitt-Trigger

8.5.4 Monostabile Kippschaltungen

8.5.5 Astabile Kippschaltungen

8.6 Komplexe Bausteine für digitale Systeme

8.6.1 Zähler

8.6.2 Frequenzteiler

8.6.3 Register

8.7 Halbleiterspeicher

8.7.1 Begriffsbestimmung und Übersicht

8.7.2 Schreib-Lese-Speicher (RAM)

8.7.3 Festwertspeicher (ROM)

8.7.4 Kombinierte Speicherschaltungen

8.8 Anwenderspezifische Schaltkreise (ASIC)

8.8.1 Merkmale von ASIC-Strukturen

8.8.2 Einfache PLD

8.9 Ergänzende Informationen

8.9.1 Code-Arten

8.9.2 Zahlensysteme

8.9.3 Schaltkreis-Listen

8.9.4 Hardware-Beschreibungssprachen

9 Stromversorgungsschaltungen

9.1 Grundfunktionen konventioneller Netzteile

9.1.1 Gleichrichtung

9.1.2 Glättung und Siebung

9.2 Spannungsstabilisierung

9.2.1 Begriffsbestimmung

9.2.2 Erzeugung von Referenzspannungen

9.2.3 Stetige Gleichspannungsregelung

9.2.4 Unstetige Regelung mit Schaltregler

10 Elektrische Maschinen

10.1 Allgemeine Vorgaben

10.1.1 Klassifikation

10.1.2 Normen

10.2 Gleichstrommaschinen

10.2.1 Aufbau und Wirkungsweise

10.2.2 Betriebsverhalten

10.2.3 Drehzahlsteuerung

10.3 Drehstrom-Asynchronmaschinen

10.3.1 Aufbau und Wirkungsweise

10.3.2 Betriebsverhalten

10.3.3 Drehzahlsteuerung

10.3.4 Anlauf- und Bremsverfahren

10.3.5 Asynchronmotoren für Wechselstrombetrieb

10.4 Synchronmaschinen

10.4.1 Aufbau und Wirkungsweise

10.4.2 Betriebsverhalten der Vollpolmaschine

10.4.3 Spezielle Bauformen und Betriebsarten

10.5 Kleinmaschinen

10.5.1 Batterieversorgte Gleichstrommaschinen

10.5.2 Universalmotoren

10.5.3 Schrittmotoren

10.5.4 Elektronikmotor

Matlab-Programme

Abkürzungsverzeichnis zur Elektronik

Formelzeichenverzeichnis

Literaturverzeichnis

Sachwortverzeichnis

Schaltzeichen und ihre Bedeutung