Operationsverstärker: Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen

Der klar strukturierte Aufbau des Buches mit zahlreichen Aufgaben, Vertiefungsübungen und den entsprechenden ausführlichen Lösungsbeschreibungen erleichtert die Verallgemeinerung von Schaltprinzipien und die Entwicklung eigener Schaltungen. Es ist daher besonders zum Selbststudium und als Unterrichtshilfe gut geeignet. Die Inhalte sind exemplarisch und generalisierbar. Zum Verständnis der einzelnen Abschnitte sind nur grundlegende Kenntnisse der Elektrotechnik erforderlich. Die aktuelle technische Gegenwärtigkeit des Buches zeigt sich in einer angemessenen Beschreibung zur Schaltungssimulation mit der benutzerfreundlichen Software LTspiceIV / SWCADIII. Diese kostenlose Software ist professionell und entspricht den PSPICE-Rechenalgorithmen. Anhand von Beispielen werden Schaltungen in ihrer Funktionsweise beschrieben und die Ergebnisse mess- oder simulationstechnisch visualisiert. Internetadressen zum kostenlosen Zugang von Simulationsprogrammen und Operationsverstärker-Datenblättern sind aufgeführt. In dieser Auflage wurde der Analogverstärker- und Funktionsgeneratorbereich mit Operationsverstärkern erweitert. Vorwort zur sechsten Auflage; Inhaltsverzeichnis; 1 Operationsverstärker: Kenndaten und Funktion; 1.1 Lernziele; 1.2 Schaltsymbol; 1.3 Kenndaten; 1.3.1 Kenndaten des idealen Operationsverstärkers; 1.3.2 Kenndaten typischer Operationsverstärker; 1.4 Funktionsbeschreibung; 1.5 Übertragungskennlinie; 1.6 Schaltsymbol, Aufbau und Kenndaten des 4fach-OPs LM324; 1.7 Beispiele; 1.8 Übung und Vertiefung; 2 OP-Grundschaltungen mit Gegenkopplung; 2.1 Der invertierende Verstärker; 2.1.1 Lernziele; 2.1.2 Eigenschaften von beschalteten Operationsverstärkern. 2.1.3 Die Funktionsweise des invertierenden Verstärkers2.1.4 Beispiele zum invertierenden Verstärker; 2.1.5 Übung und Vertiefung zum invertierenden Verstärker; 2.2 Die Addierschaltung; 2.2.1 Lernziele; 2.2.2 Die Funktionsweise der Addierschaltung; 2.2.3 Beispiele zum Addierer; 2.2.4 Übungen und Vertiefung zum invertierenden Verstärker und Addierer; 2.3 Die Konstantstromquelle; 2.3.1 Lernziele; 2.3.2 Die Funktionsweise der Konstantstromquelle; 2.3.3 Beispiele zur Konstantstromquelle; 2.3.4 Übungen und Vertiefung zur Konstantstromquelle; 2.4 Der Differenzverstärker; 2.4.1 Lernziele. 2.4.2 Die Funktionsweise des Differenzverstärkers2.4.3 Beispiele; 2.4.4 Übung und Vertiefung; 2.5 Der integrierende Verstärker; 2.5.1 Lernziele; 2.5.2 Grundschaltung des integrierenden Verstärkers; 2.5.3 Strom- und Spannungsverläufe am Kondensator; 2.5.4 Rechteckförmige Spannung am Integrator; 2.5.5 Beispiel zum Integrator mit Konstantstromeinspeisung Beispiel; 2.5.6 Übungen und Vertiefung zum Integrator mit Konstantstromaufladung des Kondensators; 2.5.7 Sinusförmige Spannung am Integrator; 2.5.8 Darstellung des Frequenzgangs im Bode-Diagramm; 2.5.9 Beispiel zum Integrator an Sinusspannung. 2.5.10 Übungen und Vertiefung zum Integrierer2.6 Der Differenzierer; 2.6.1 Lernziele; 2.6.2 Die Funktionsweise des Differenzierers; 2.6.3 Dreieckförmige Spannung am Differenzierer; 2.6.4 Sinusförmige Spannung am Differenzierer; 2.6.5 Beispiel zum Differenzierer an Sinusspannung; 2.6.6 Übung und Vertiefung zum Differenzierer; 2.7 Der nichtinvertierende Verstärker und der Impedanzwandler; 2.7.1 Lernziele; 2.7.2 Das Prinzip der Gegenkopplung beim nichtinvertierenden Verstärker; 2.7.3 Funktionsweise und Berechnungsgrundlagen zum nichtinvertierenden Verstärker. 2.7.4 Beispiele zum nichtinvertierenden Verstärker2.7.5 Übungen und Vertiefung zum nichtinvertierenden Verstärker; 3 Mitgekoppelte Schaltungen; 3.1 Komparator ohne Hysterese; 3.1.1 Lernziele; 3.1.2 Funktionsweise; 3.1.3 Beispiel zum Komparator ohne Hysterese; 3.1.4 Übungen und Vertiefung zum Komparator ohne Hysterese; 3.2 Nichtinvertierender Komparator mit Hysterese; 3.2.1 Lernziele; 3.2.2 Funktionsweise; 3.2.3 Beispiele zum nichtinvertierenden Komparator; 3.2.4 Übung und Vertiefung zum nichtinvertierenden Komparator; 3.3 Invertierender Komparator mit Hysterese; 3.3.1 Lernziele. Der klar strukturierte Aufbau des Buches mit zahlreichen Aufgaben, Vertiefungsübungen und den entsprechenden ausführlichen Lösungsbeschreibungen erleichtert die Verallgemeinerung von Schaltprinzipien und die Entwicklung eigener Schaltungen. Es ist daher besonders zum Selbststudium und als Unterrichtshilfe gut geeignet. Die Inhalte sind exemplarisch und generalisierbar. Zum Verständnis der einzelnen Abschnitte sind nur grundlegende Kenntnisse der Elektrotechnik erforderlich. Die aktuelle technische Gegenwärtigkeit des Buches zeigt sich in einer angemessenen Beschreibung zur Schaltungssimulation mit der benutzerfreundlichen Software LTspiceIV / SWCADIII. Diese kostenlose Software ist professionell und entspricht den PSPICE-Rechenalgorithmen. Anhand von Beispielen werden Schaltungen in ihrer Funktionsweise beschrieben und die Ergebnisse mess- oder simulationstechnisch visualisiert. Internetadressen zum kostenlosen Zugang von Simulationsprogrammen und Operationsverstärker-Datenblättern sind aufgeführt. In dieser Auflage wurde der Analogverstärker- und Funktionsgeneratorbereich mit Operationsverstärkern erweitert. Der Inhalt Operationsverstärker: Kenndaten und Funktion -- Grundschaltungen mit Gegenkopplung und Mitkopplung -- Anwendung von Operationsverstärkern in Stromversorgungsgeräten -- Übertragungsverfahren nach dem Frequency-Shift-Keying-Prinzip -- Reale Operationsverstärker: Kenndaten, Verstärkung und Zeitverhalten, Stabilitätskriterien, Eingangs- und Ausgangsgrößen -- Voraussetzungen zur Austauschbarkeit von Komparator- und OP-ICs -- Verifizierung der Schaltungen über professionelle PC-Simulationsprogramme Die Zielgruppen Auszubildende in Industrieelektronikberufen Studierende der Elektronik an Fachhochschulen Meister, Techniker, Ausbilder, auch Ingenieure Der Autor OStR Joachim Federau unterrichtete Technikerschüler in den Fächern Elektrotechnik, Elektronik und Elektronische Systeme dimensionieren und war bis zu seiner Pensionierung noch im Bereich Elektronik und Leistungselektronik in der Lehrerfortbildung in der staatlichen Fachschule für Technik in Hamburg tätig Front Matter....Pages I-XII Operationsverstärker: Kenndaten und Funktion....Pages 1-5 OP-Grundschaltungen mit Gegenkopplung....Pages 6-52 Mitgekoppelte Schaltungen....Pages 53-67 Vertiefungsübungen zu OP-Schaltungen....Pages 68-131 OP-Anwendungen in Stromversorgungsgeräten....Pages 132-171 Übertragungsverfahren nach dem Frequency-Shift-Keying-Prinzip....Pages 172-195 Kenndaten und Anwendungshinweise zum realen OP....Pages 196-250 Die Austauschbarkeit von Komparator- und OP-ICs untereinander....Pages 251-266 Schaltungssimulation mit dem PC....Pages 267-276 Back Matter....Pages 277-344