Operationsverstärker

Grundlagen, Schaltungen, Anwendungen
 
 
Hanser (Verlag)
  • 1. Auflage
  • |
  • erschienen am 5. September 2016
  • |
  • 265 Seiten
 
E-Book | ePUB mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
E-Book | PDF mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-446-44895-7 (ISBN)
 
Willkommen in der Welt der Operationsverstärker und Schaltungstechnik. Mit dem Lehrbuch erhalten Einsteiger/-innen und Fortgeschrittene ein unverzichtbares Grundlagenwerk zur Vor- und Nachbereitung von Vorlesungen und Seminaren, zur Vorbereitung auf studentische Laborpraktika sowie zum Selbststudium.

Zahlreiche Übungen und Praxisbeispiele helfen dabei die wesentlichen Eigenschaften und Funktionen von Operationsverstärkern zu verstehen. Nach Abschluss des Lehrbuchs können die wichtigsten Schaltungen berechnet und eine Schaltungsanalyse durchgeführt sowie der Zusammenhang zwischen dem Bauelement und seinen praktischen Anwendungen hergestellt werden.

Aus dem Inhalt:

Methoden der Schaltungsanalyse
Erklärung des Prinzips der Gegenkopplung
Funktionsweise analoger Rechenschaltungen
Regler-, Filter- und Schwingschaltungen
Konditionier- und Umsetzschaltungen
Stabilisierungsschaltungen und Energiemanagement

Über den Autor:

Prof. Dr. Matthias Viehmann unterrichtet an der Hochschule Nordhausen. Vor seiner Berufung zum Professor für Industrieelektronik war er in leitenden Positionen der Elektronikbranche tätig.
  • Deutsch
  • München
  • |
  • Deutschland
  • 17,50 MB
978-3-446-44895-7 (9783446448957)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446448957
weitere Ausgaben werden ermittelt
Dr.-Ing. Matthias Viehmann ist Professor für Industrieelektronik an der Hochschule Nordhausen.
1 - Inhalt [Seite 8]
2 - 1 Einführung [Seite 12]
2.1 - 1.1 Historischer Abriss über den Operationsverstärker [Seite 12]
2.2 - 1.2 Pädagogische Zielstellungen und didaktisches Konzept [Seite 13]
3 - 2 Grundlagen des Operationsverstärkers [Seite 15]
3.1 - 2.1 Eigenschaften [Seite 15]
3.1.1 - 2.1.1 Wirkungsweise und Kenngrößen [Seite 15]
3.1.2 - 2.1.2 Gehäusevarianten [Seite 30]
3.2 - 2.2 OPV-Grundsätze und Schaltungsanalyse [Seite 32]
3.3 - 2.3 Verstärkergrundschaltungen [Seite 34]
3.3.1 - 2.3.1 Prinzip der Gegenkopplung [Seite 34]
3.3.2 - 2.3.2 Nichtinvertierender Verstärker und Spannungsfolger [Seite 37]
3.3.3 - 2.3.3 Invertierender Verstärker [Seite 39]
3.4 - 2.4 Kompensationsmaßnahmen und Bauelementoptimierung [Seite 40]
3.4.1 - 2.4.1 Eingangsruhestrom-Kompensation [Seite 41]
3.4.2 - 2.4.2 Eingangsoffsetspannungs-Kompensation [Seite 42]
3.4.3 - 2.4.3 Frequenzgang-Kompensation [Seite 43]
3.4.4 - 2.4.4 Optimierung und Funktionsvielfalt [Seite 46]
4 - 3 Anwendungen des Operationsverstärkers [Seite 47]
4.1 - 3.1 Applikationsvielfalt [Seite 47]
4.2 - 3.2 Kühlmaßnahmen [Seite 48]
4.3 - 3.3 Zuverlässigkeitsbetrachtungen [Seite 54]
5 - 4 Analoge Rechenschaltungen [Seite 63]
5.1 - 4.1 Addierer [Seite 63]
5.2 - 4.2 Subtrahierer [Seite 66]
5.3 - 4.3 Integrierer [Seite 70]
5.4 - 4.4 Differenzierer [Seite 74]
5.5 - 4.5 Logarithmierer [Seite 77]
5.6 - 4.6 Potenzierer [Seite 82]
5.7 - 4.7 Multiplizierer und Dividierer [Seite 85]
6 - 5 Schalter [Seite 91]
6.1 - 5.1 Komparator [Seite 91]
6.2 - 5.2 Fensterkomparator [Seite 94]
6.3 - 5.3 Schmitt-Trigger [Seite 96]
7 - 6 Schwingschaltungen [Seite 102]
7.1 - 6.1 Astabiler Multivibrator mit Schmitt-Trigger [Seite 102]
7.2 - 6.2 Dreieck-Rechteck-Oszillator [Seite 107]
7.3 - 6.3 Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) [Seite 110]
7.3.1 - 6.3.1 VCO1 mit Subtrahierer [Seite 111]
7.3.2 - 6.3.2 VCO2 mit summierendem Integrierer [Seite 114]
7.3.3 - 6.3.3 VCO3 mit unsymmetrischer Betriebsspannung [Seite 117]
7.4 - 6.4 Phasenregelkreis (PLL) [Seite 122]
7.5 - 6.5 Pulsweitenmodulator [Seite 126]
8 - 7 Konditionier- und Umsetzungsschaltungen [Seite 129]
8.1 - 7.1 Instrumentationsverstärker [Seite 129]
8.2 - 7.2 Phasenschieber [Seite 133]
8.3 - 7.3 Gleichrichter [Seite 137]
8.4 - 7.4 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer [Seite 140]
8.4.1 - 7.4.1 Analog-Digital-Umsetzer [Seite 143]
8.4.2 - 7.4.2 Digital-Analog-Umsetzer [Seite 149]
8.5 - 7.5 Ladungsverstärker [Seite 153]
8.6 - 7.6 Fotoempfänger [Seite 160]
8.7 - 7.7 Negative Impedance Converter und Gyrator [Seite 163]
8.7.1 - 7.7.1 Negative Impedance Converter [Seite 163]
8.7.2 - 7.7.2 Gyrator [Seite 164]
8.8 - 7.8 Einstellbare Verstärker und Widerstände [Seite 167]
8.8.1 - 7.8.1 Einstellbare Verstärker [Seite 168]
8.8.2 - 7.8.2 Einstellbare Widerstände und Variation mit DAU [Seite 170]
9 - 8 Reglerschaltungen [Seite 177]
9.1 - 8.1 Überblick [Seite 177]
9.1.1 - 8.1.1 Regelkreis [Seite 179]
9.1.2 - 8.1.2 Beschreibungsmöglichkeiten von Systemen [Seite 181]
9.2 - 8.2 Reglertypen und Schaltungsbeispiele [Seite 183]
9.3 - 8.3 Reglerentwurf am Beispiel PID [Seite 191]
9.3.1 - 8.3.1 Verfahren [Seite 192]
9.3.2 - 8.3.2 Reglerbeispiel [Seite 193]
10 - 9 Filterschaltungen [Seite 196]
10.1 - 9.1 Überblick [Seite 196]
10.2 - 9.2 Aktive RC-Filter [Seite 197]
10.2.1 - 9.2.1 Filter mit Einfachgegenkopplung [Seite 201]
10.2.2 - 9.2.2 Filter mit Mehrfachgegenkopplung [Seite 202]
10.2.3 - 9.2.3 Filter mit Einfachmitkopplung [Seite 207]
10.3 - 9.3 Switched-Capacitor-Filter [Seite 208]
10.3.1 - 9.3.1 Funktionsprinzip [Seite 208]
10.3.2 - 9.3.2 Beispiel SC-Filter 2. Ordnung [Seite 210]
10.3.3 - 9.3.3 Integrierte SC-Filter [Seite 212]
11 - 10 Stabilisierungsschaltungen und Energiemanagement [Seite 216]
11.1 - 10.1 Überblick Spannungsstabilisierung [Seite 216]
11.1.1 - 10.1.1 Prinzip der Stabilisierung mit OPV [Seite 219]
11.1.2 - 10.1.2 Beispiel Universalspannungsregler [Seite 223]
11.2 - 10.2 Energy Harvesting am Beispiel Thermogenerator [Seite 226]
11.3 - 10.3 Energiemanagementsystem mit der Power Management Classification [Seite 232]
11.4 - 10.4 Konstantstromquellen [Seite 238]
12 - 11 Leistungs-Operationsverstärker [Seite 242]
12.1 - 11.1 Aufbau und Eigenschaften [Seite 242]
12.2 - 11.2 Betriebsvarianten [Seite 245]
12.2.1 - 11.2.1 Symmetrische Betriebsspannung [Seite 245]
12.2.2 - 11.2.2 Unsymmetrische Betriebsspannung [Seite 246]
12.2.3 - 11.2.3 Brückenschaltung [Seite 249]
12.3 - 11.3 Rückkopplungs-Ersatzschaltung [Seite 251]
13 - Liste der Übungen [Seite 256]
14 - Literatur [Seite 258]
15 - Index [Seite 262]
Operationsverstärker sind in fast jedem elektronischen Gerät, als einzelne Bauelemente oder in Strukturen eingebettet, anzutreffen - sie stellen ein zentrales Element der Schaltungstechnik dar. Ihre nahezu idealen Eigenschaften ermöglichen eine umfangreiche Applikationsvielfalt. Das Anliegen des Buches besteht in der Vermittlung von Grundlagenwissen über das Bauelement, in der Befähigung zur Schaltungsanalyse und zum Schaltungsdesign.
Das praxisorientierte, für Themeneinsteiger geeignete Lehrbuch dient der Unterstützung der Bachelor- und Masterausbildung an Hochschulen und Universitäten, insbesondere in den Lehrgebieten Elektrotechnik und Elektronik, Fahrzeugelektronik, Leistungselektronik, Energie- und Antriebselektronik, Mechatronik, Informations- und Kommunikationstechnik, Automatisierungstechnik und Messtechnik. Darüber hinaus kann es in der Berufsausbildung und im Arbeitsalltag wertvolle Dienste leisten.
Der Buchinhalt ist in Grundlagen und Anwendungen gegliedert, wobei die Einteilung der mehr als 90 Applikationen zur besseren Anschaulichkeit nach der Schaltungsaufgabe erfolgt. Die Gesetzmäßigkeiten der Anwendungen sind mit ihren Herleitungen und Analysemethoden enthalten.

Aus dem Inhalt:
Eigenschaften, Gesetzmäßigkeiten und Typenvielfalt moderner Operationsverstärker Methoden der Schaltungsanalyse Prinzip der Gegenkopplung und Verstärkergrundschaltungen Analoge Rechenschaltungen Schalteranwendungen Schwingschaltungen Konditionier- und Umsetzungsschaltungen Reglerschaltungen Filterschaltungen Stabilisierungsschaltungen Energy Harvesting, Thermogenerator und Energiemanagement Leistungs-Operationsverstärker Kühlkörperberechnung Zuverlässigkeitsberechnung

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