Elektrotechnik Für Informatiker: Eine Einführung

ISBN-13: 9783211822661 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 248 str.

Franz Seifert

Opis

Der vorliegende Text entstand aus der dreistiindigen Vorlesung "Elektrotechnische Grundlagen der Informatik," die im 2. Se mester des Informatikstudiums an der Technischen Universitat Wien abgehalten wird. Ziel dieser Vorlesung ist, neben einer Darstellung der Grundlagen der elektrischen Vorgange in Datenverarbeitungssys temen auch eine Einfuhrung in das Verstandnis einfacher physikali scher Ablaufe und Systeme fur Studenten zu geben, deren Ausbil dung sonst im wesentlichen von Mathematik und Software bestimmt ist. Zur weiteren Vertiefung und Spezialisierung der elektrotechni schen Kenntnisse ist im Rahmen des Pflich lehrplanes zusatzlich nur die Vorlesung "Logische Schaltkreise" im 3. Semester wahlbar. Ein recht kleines Elektrotechnikangebot ist also in diesem Lehr plan der Informatik vorgesehen, und es liegt nahe, zu fragen: Warum uberhaupt Elektrotechnik in der Informatikausbildung? Eine Ant wort auf diese Frage liefert die Praxis. GroBe Schwierigkeiten beim Berufseintritt hatte die vorangegangene Generation von Informa tikstudenten ohne elektrotechnische Ausbildung. Fur die Bearbei tung von Aufgaben, in denen die Technik und Physik eine Rolle spielen, und fur die Anpassung von Datenverbindungskonzepten an vorgegebene Rechnerstrukturen mangelte es diesen Ingenieuren an wesentlichen Grundkenntnissen. Auch umgekehrt konnten Dienstge ber - besonders aus dem industriellen Bereich - ihre Aufgaben stellung in der Alltagssprache der Technik den jungen Informatikern nur schwer verstandlich machen.

Spis treści

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.- 1.7.1 Bauformen von Kondensatoren.- 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.- 3.5.1 Das Kennlinienfeld.- 3.5.2 Ein einfaches MOSFET-Modell.- 3.6 Der Bipolartransistor.- 3.7 Der Arbeitsbereich von Transistoren.- 3.8 Arbeitspunkteinstellung und Kleinsignalverstärkung.- 3.8.1 Diode.- 3.8.2 Z-Diode.- 3.8.3 Transistor.- 3.9 Der logische Inverter in n-MOS Technik.- 3.10 Inverterketten.- 3.11 Logische Schaltungen.- 3.11.1 NAND-Schaltung.- 3.11.2 NOR-Schaltung.- 3.11.3 Bistabile Speicher.- 3.11.4 PLD: Programmable Logic Devices.- 4 Signale und Spektren.- 4.1 Die Fourierreihe.- 4.1.1 1:1-Rechteckschwingung.- 4.1.2 Periodischer Rechteckpuls.- 4.2 Die Fouriertransformation.- 4.2.1 Rechteckimpuls und Rechteckspektrum.- 4.2.2 Der Diracimpuls.- 4.2.3 Die Gaußsche Glockenkurve.- 4.3 Modulation.- 4.3.1 Amplitudenmodulation (AM).- 4.3.2 Pulsmodulation (PM).- 4.3.3 Amplitudenunabhängige Modulationsverfahren.- 4.4 Das Zeitgesetz der Nachrichtentechnik.- 5 Leitungen und Wellen.- 5.1 Die Leitungsgleichungen.- 5.2 Wellenausbreitung.- 5.2.1 Die Phasengeschwindigkeit.- 5.2.2 Die Gruppengeschwindigkeit.- 5.2.3 Dispersion.- 5.3 Reflexionsfaktor.- 5.4 Freie EM-Wellen.- 5.5 Impulse auf Leitungen.- 5.5.1 Impulsreflexion.- 5.5.2 Impulsverzerrung.- 5.6 Nachrichtenkabel.- 5.6.1 Zweidrahtleitung.- 5.6.2 Koaxialleitung.- 5.6.3 Wellenleiter.- 5.6.4 Glasfaserkabel.- 5.7 Leitungsresonatoren.- 6 Filter.- 6.1 Die Übertragungsfunktion H(?).- 6.2 Die Stoßantwort.- 6.3 Typische Filterfunktionen.- 6.3.1 Selektion.- 6.3.2 Formung.- 6.3.3 Störungsunterdrückung.- 6.3.4 Verhalten von Regelkreisen.- 6.3.5 Korrelation.- 6.4 Transversale und digitale Filter.- 6.5 Bauformen von Filtern.- 6.6 Datenübertragung im begrenzten Frequenzband*.- 7 Datenübertragungsstrecken.- 7.1 Schnittstellen.- 7.2 Telefonkabel-Verbindungen.- 7.3 Weitverkehr-Kabelstrecken.- 7.4 Funkverbindungen.- 7.5 Optische Verbindungen.- 7.5.1 Optokoppler.- 7.5.2 Lichtfasersysteme.- 7.6 Optische Speicher.- 7.6.1 Die ROM-CD.- 7.6.2 Die magneto-optische EPROM Disk.- 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.- 8.8 Ergebnisse.