Grundlagen Der Verstärker

ISBN-13: 9783519064176 / Niemiecki / Miękka / 1983 / 305 str.

Horst Gad; Hans Fricke

Opis

Analoge Verstarker finden in der elektrischen Nachrichtentechnik ein breites Anwendungsfeld. Die Problemstellungen sind recht unterschiedlich, wenn an niederfrequente, hochfrequente, breit- und schmalbandige Verstarker, Klein und Grosssignalverstarker, Leistungs-und EmpfangsveTstarker gedacht wird. In diesem Leitfaden-Band wird innerhalb der nachrichtentechnischen Bande eine einheitliche einfuhrende Darstellung der analogen Verstarker angestrebt. Auf die Probleme der Impulsverstarker wird nicht eingegangen. Halbleiterbauelemente, wie Bipolar- und Feldeffekttransistor als Einzelele mente und auch als monolithisch integrierte Schaltung, sind die Grundele mente der analogen Verstarkertechnik. Der Operationsverstarker wird als Bau element angesehen und vom Klemmenverhalten her behandelt und eingesetzt. Bei hohen Frequenzen und grossen Leistungen wird nach wie vor noch die Rohre benutzt. Spezielle Verstarker, wie beispielsweise parametrische Verstar ker, konnten des Umfangs wegen in dieses Grundlagenwerk nicht mit aufge nommen werden. Als Einstiegskenntnis wird der sichere Umgang mit elektronischen Bauele menten vorausgesetzt. Die komplexe Rechnung wie auch die Zweitorrechnung mussen in ihren Grundzugen bekannt sein. Ebenfalls sollten Basiskenntnisse der elektrischen Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik vorhanden sein. Ziel dieses Bandes ist es, dem Studierenden der Technischen Hochschule/Uni versitat und Fachhochschule gleichermassen das mathematisch-elektronische Verstandnis zu vermitteln, das beim Einsatz von analogen Verstarkern in der Nachrichtentechnik, aber auch der Elektronik allgemein notwendig ist. Ange strebt wird die Darstellung und Berechnung ubersichtlicher Teilprobleme, die durch vereinfachende Annahmen und Voraussetzungen gekennzeichnet si

Spis treści

1 Allgemeines.- 1.1 Grundsätzliches zum Verstärker.- 1.2 Aufbau und Eigenschaften.- 1.3 Verstärkungsangaben in Dezibel.- 1.4 Leistungsanpassung.- 1.4.1 Anpassungsprobleme.- 1.4.2 Zweitoranpassung.- 1.4.2.1 Anpassung der Last an den Zweitorausgang.- 1.4.2.2 Anpassung der Signalquelle an den Zweitoreingang.- 2 Kennwerte und Beschreibung wichtiger Halbleiterbauelemente.- 2.1 Symbole und Eigenschaften.- 2.1.1 Bipolartransistor.- 2.1.1.1 Kleinsignal-Ersatzschaltung der Emitterschaltung.- 2.1.1.2 Kleinsignal-Grundschaltungen des Bipolartransistors.- 2.1.2 Feldeffekttransistor.- 2.1.2.1 Kleinsignal-Ersatzschaltung der Sourceschaltung.- 2.1.2.2 Kleinsignal-Grundschaltungen des Feldeffekttransistors.- 2.1.3 Operationsverstärker.- 2.1.4 Einsatzbereiche.- 2.2 Kennlinien und mathematische Beschreibung.- 2.2.1 PN-Diode.- 2.2.1.1 Trennung von Gleich- und Wechselaussteuerung.- 2.2.1.2 Temperaturverhalten.- 2.2.1.3 Kapazitätsdiode.- 2.2.2 Bipolartransistor.- 2.2.2.1 Mathematische Beschreibung.- 2.2.2.2 Temperaturverhalten.- 2.2.3 Feldeffekttransistor.- 2.2.3.1 Mathematische Beschreibung.- 2.2.3.2 Temperaturverhalten.- 2.2.4 Operationsverstärker.- 2.3 Grenzwerte und Arbeitsbereiche.- 2.3.1 Zulässige Verlustleistung.- 2.3.1.1 Thermische Ersatzschaltung.- 2.3.1.2 Thermische Stabilität.- 2.3.2 Arbeitsbereich des Bipolartransistors.- 2.3.3 Arbeitsbereich des Feldeffekttransistors.- 2.4 Arbeitspunkteinstellung.- 2.4.1 PN-Diode.- 2.4.2 Bipolartransistor.- 2.4.2.1 Basis-Vorwiderstand.- 2.4.2.2 Basis-Spannungsteiler.- 2.4.2.3 Arbeitspunktstabilisierung mit Emitterwiderstand.- 2.4.3 Feldeffekttransistor.- 2.4.3.1 Selbstsperrender MOS-Feldeffekttransistor.- 2.4.3.2 CMOS-Inverter.- 2.4.3.3 Selbstleitender Feldeffekttransistor.- 2.4.3.4 Ersatz des Sourcewiderstands durch eine Konstantstromquelle.- 2.5 Grenzfrequenzen.- 2.5.1 Untere Grenzfrequenzen.- 2.5.1.1 Zweistufiger Verstärker mit Koppelkondensator.- 2.5.1.2 Einstufiger Verstärker mit Emitterkondensator.- 2.5.2 Obere Grenzfrequenzen.- 2.5.2.1 Bipolartransistor.- 2.5.2.2 Feldeffekttransistor.- 2.5.2.3 Operationsverstärker.- 2.6 Rauschen.- 2.6.1 Rausch-Ersatzschaltung des Widerstands.- 2.6.2 Rauschendes Zweitor.- 2.6.3 Rausch-Ersatzschaltungen von Verstärkerbauelementen.- 2.6.4 Rauschkenngrößen des Verstärkers.- 2.7 Verzerrungen.- 2.7.1 Bedingungen für Kleinsignalbetrieb.- 2.7.1.1 Bipolartransistor.- 2.7.1.2 Feldeffekttransistor.- 2.7.1.3 Vergleich zwischen Bipolar- und Feldeffekttransistor.- 2.7.2 Nichtlineare Verzerrungen.- 2.7.2.1 Berechnungsverfahren.- 2.7.2.2 Klirrfaktor.- 2.7.2.3 Intermodulation.- 2.7.2.4 Kreuzmodulation.- 2.7.3 Verringerung von Verzerrungen.- 3 Verstärkergrundschaltungen.- 3.1 Grundschaltungen mit Bipolartransistoren.- 3.1.1 Emitterverstärker.- 3.1.2 Basisverstärker.- 3.1.3 Kollektorverstärker.- 3.2 Grundschaltungen mit Feldeffekttransistoren.- 3.2.1 Sourceverstärker.- 3.2.2 Gateverstärker.- 3.2.3 Drainverstärker.- 4 Rückkopplungen.- 4.1 Verstärkung mit Rückkopplung.- 4.2 Stabilisierung durch Gegenkopplung.- 4.3 Einfluß der Gegenkopplung auf Verstärkerkenngrößen.- 4.3.1 Eingangsleitwert.- 4.3.2 Ausgangsleitwert.- 4.4 Gegenkopplung beim Operationsverstärker.- 4.4.1 Strom-Spannungs-Wandler.- 4.4.2 Invertierender Spannungsverstärker.- 4.4.3 Nichtinvertierender Spannungsverstärker.- 4.4.4 Spannungsfolger.- 4.5 Einfluß der Gegenkopplung auf das nichtlineare Verzerrungsverhalten.- 4.6 Frequenzverhalten bei Gegenkopplung.- 4.6.1 Grenzfrequenz des gegengekoppelten Verstärkers.- 4.6.2 Neutralisation der Rückwirkung.- 5 Transistor-Verbundschaltungen.- 5.1 Darlington-Verstärker.- 5.2 Hybridverstärker.- 5.3 Kaskodeverstärker.- 6 Gleichspannungsverstärker.- 6.1 Schaltungsunterschiede zum Wechselspannungsverstärker.- 6.2 Differenzverstärker.- 6.2.1 Gleichstromverhältnisse.- 6.2.2 Spannungsverstärkungen.- 6.2.3 Unsymmetrischer Ausgang.- 6.3 Differenzverstärker in integrierten Schaltungen.- 6.4 Steilheitsgesteuerter Differenzverstärker.- 7 Operationsverstärker.- 7.1 Gleichstrom-Ersatzschaltung.- 7.2 Abgleich der Eingangs-Offsetspannung.- 7.3 Kompensation der Eingangsströme.- 7.4 Gleichtaktunterdrückung.- 7.5 Stabiler Betrieb.- 7.5.1 Stabilität bei Gegenkopplung.- 7.5.2 Frequenzgangkompensation.- 7.6 Spezielle Schaltungen.- 7.6.1 Differenzverstärker.- 7.6.2 Addierverstärker.- 7.6.3 Negativ-Impedanz-Konverter.- 7.6.4 Steilheitsgesteuerter Operationsverstärker.- 7.6.4.1 Reaktanzschaltung.- 7.6.4.2 Gyrator.- 7.7 Aktive Filter.- 7.7.1 RC-Tiefpaßfilter.- 7.7.2 RC-Hochpaßfilter.- 7.7.3 Selektives Filter.- 7.8 Nichtlineare analoge Schaltungen.- 7.8.1 Log-Verstärker.- 7.8.2 Antilog-Verstärker.- 7.8.3 Multifunktionsverstärker.- 7.9 Konstantspannungsquellen.- 7.9.1 Operationsverstärker in Konstantspannungsquellen.- 7.9.2 Drei-Klemmen-Spannungsregler.- 7.10 Konstantstromquelle.- 8 Großsignalverstärker.- 8.1 Betriebsarten.- 8.1.1 A -Betrieb.- 8.1.2 B-Betrieb.- 8.1.3 C-Betrieb.- 8.2. Leistungsbilanz beim Sourceverstärker mit Schwingkreislast.- 8.2.1 A-Betrieb.- 8.2.2 B-Betrieb.- 8.3 Leistungsverstärker.- 8.3.1 Komplementäre Gegentakt-Leistungsstufe.- 8.3.2 Zusätzliche Schaltungsmaßnahmen bei Gegentakt-Leistungs- stufen (AB-Betrieb).- 9 Oszillatoren.- 9.1 Rückgekoppelter Verstärker als Oszillatormodell.- 9.2 Dreipunkt-Oszillator.- 9.2.1 Grundschaltung.- 9.2.2 Colpitts-Oszillator.- 9.2.3 Hartley-Oszillator.- 9.3 Dreipunkt-Oszillator-Schaltungen.- 9.3.1 Colpitts-Oszillator.- 9.3.2 Hartley-Oszillator.- 9.4 Varianten des Dreipunkt-Oszillators.- 9.4.1 Huth-Kühn-Oszillator.- 9.4.2 Meißner-Oszillator.- 9.5 Quarzoszillator.- 9.6 RC-Oszillator.- 10 Mischer.- 10.1 Additiver Mischer.- 10.2 Multiplikativer Mischer.- 11 Empfangsverstärker.- 11.1 Empfänger.- 11.1.1 Rundfunkempfänger.- 11.1.2 Fernsehempfänger.- 11.2 Antennenankopplung.- 11.2.1 Ersatzschaltung der Empfangsantenne.- 11.2.2 Nichtangepaßte Empfangsantenne.- 11.2.3 Angepaßte Empfangsantenne.- 12 Verstärker mit Laufzeitröhren.- 12.1 Kenngrößen von Laufzeitröhren.- 12.1.1 Elektronenlaufzeit.- 12.1.2 Laufzeitwinkel.- 12.1.3 Komplexe Steilheit.- 12.1.4 Elektronischer komplexer Leitwert.- 12.2 Verstärker ohne Rückkopplung.- 12.2.1 Zweikreisklystron.- 12.2.2 Wanderfeldröhre.- 12.2.2.1 Verzögerungsleitung.- 12.2.2.2 Aufbau.- 12.2.2.3 Vorwärts- und Rückwärtswellen.- 12.2.2.4 WanderfeldKlystron.- 12.3 Verstärker mit Rückkopplung.- 12.3.1 Reflexklystron.- 12.3.2 Magnetron.- 12.3.2.1 Elektronenbahn.- 12.3.2.2 Aufbau und Arbeitsweise.- 1 Schreibweisen.- 2 Formelzeichen (Auswahl).- 3 Schaltzeichen (Auswahl).