Netzwerksynthese: Entwurfstheorie Linearer Passiver Und Aktiver Zweipole Und Vierpole

ISBN-13: 9783540055297 / Niemiecki / Miękka / 1972 / 381 str.

W. Rupprecht; Werner Rupprecht

Opis

Unterteilt man das elektrotechnische Fachwissen in Grundwissen und angewandtes Wissen, dann gehort die Netzwerktheorie zweifellos zum Grundwissen, welches yom Wandel der Technologie weitgehend unbertihrt bleibt. Dieses Buch befaBt sich mit der Synthese linearer zeitinvarianter passiver und ak tiver Zwei- und Vierpole aus endlich vielen konzentrierten idealen Bauelementen. Es handelt sich urn eine axiomatische Theorie, die im Gegensatz zur Netzwerkanalyse kein Gegensttick in der theoretischen Mechanik hat. In den einzelnen Kapiteln wird dargelegt, was die verschiedenen Netzwerkklassen theoretisch leisten, bzw. prinzipiell mcht leisten konnen, und wie man systematisch Schaltungen mit zulassig vorgeschriebenen Eigenschaften findet. Der Schwerpunkt der Darstellung liegt auf der Synthese passiver LC-, RC- und RLC-Vierpole. Dabei finden die in amerikanischen Lehrbtichern weitgehend unbekannt gebliebenen klassischen Bei trage von H. Piloty und W. Bader besondere Berticksichtigung. Fragen der Approxi mation technischer Forderungen durch zulassige Funktionen werden in Kapitel 6 be rtihrt, wo einige der bekanntesten Standardapproximationen fUr Dampfung und Phase beschrieben sind, urn Anwendungsmoglichkeiten zu verdeutlichen. GroBer Wert wurde auf ausfUhrliche Erklarungen und Vollstandigkeit der Beweise ge legt. Bei der Herleitung der notwendigen Netzwerkeigenschaften wird haufig und mit Vorteil der Satz von Tellegen benutzt, wodurch lange Darlegungen von Zusammen hangen aus der Netzwerkanalyse und die EinfUhrung fiktiver komplexer Ubertrager tiberfltissig werden. Dies und die mehr als siebzlg durchgerechneten Zahlenbeispiele sollen dazu dienen, sowohl das "Wie" als auch das "Warum" der einzelnen Verfahren in einleuchtender Weise klarzumachen. GroBe Teile des Textes dtirften nicht nur an Hochschulen, sondern auch an Ingenieurschulen lehrbar sein."

Spis treści

1. Definitionen und Grundlagen der Netzwerktheorie.- 1.1 Zeitfunktion und Spektrum.- 1.2 Die wichtigsten Netzwerkelemente und ihre Beschreibung im Zeit- und Frequenzbereich.- 1.2.1 Zweipolige Elemente.- 1.2.2 Vierpolige Elemente.- 1.3 Netzwerksätze und Netzwerkfunktionen.- 1.3.1 Topologische Sätze von Kirchhoff und Teilegen.- 1.3.2 Netzwerkfunktionen und Normierung.- 1.3.3 Die Bruneschen Pseudoenergiefunktionen.- 2. Synthese passiver Zweipole aus zwei Elementetypen.- 2.1 LC-Zweipole.- 2.1.1 Notwendige und hinreichende Bedingungen.- 2.1.2 Synthese von LC-Zweipolen.- 2.1.3 Reaktanzzweipolfunktion und Hurwitzpolynom.- 2.2 RC-Zweipole.- 2.2.1 Notwendige und hinreichende Bedingungen.- 2.2.2 Synthese von RC-Zweipolen.- 2.3 Gyrator/C-Zweipole.- 3. Synthese allgemeiner passiver Zweipole.- 3.1 Notwendige und hinreichende Bedingungen.- 3.2 Eigenschaften positiv reeller Funktionen.- 3.3 Prüfung auf positiv reelle Funktion.- 3.4 Syntheseverfahren für passive Zweipole.- 3.4.1 Das Verfahren von Brune.- 3.4.2 Das Verfahren von Bott und Duffin.- 3.4.3 Kurzer Überblick über weitere Verfahren.- 3.5 Teile positiv reeller Funktionen.- 3.5.1 Bestimmung von Z(s) aus ?Z (j(?)?.- 3.5.2 Bestimmung von Z(s) aus ReZ {(j?)}.- 4. Allgemeine Vierpoleigenschaften und spezielle Vierpoltypen.- 4.1 Der Umkehrungssatz der Vierpoltheorie.- 4.2 Übertragungseigenschaften von Vierpolen.- 4.2.1 Übertragungseigenschaften und Vierpolmatrixelemente.- 4.2.2 Pol-Nullstellenkonfigurationen der Wirkungsfunktion H(s) bei stabilen Vierpolen, Allpässen und Mindestphasenvierpolen.- 4.3 Eigenschaften spezieller Vierpolschaltungsstrukturen.- 4.3.1 Eigenschaften von Vierpolen mit durchgehender Masseverbindung.- 4.3.2 Eigenschaften von Brückenschaltungen.- 4.3.3 Fastsymmetrische Vierpole.- 5. Synthese passiver LC-Vierpole.- 5.1 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für LC-Vierpolmatrizen.- 5.1.1 Bedingungen für die [Z]- und [Y]-Matrix.- 5.1.2 Bedingungen für die [A]-Matrix.- 5.2 Synthese passiver LC-Vierpole mit vorgeschriebener [Z]-Matrix durch Partialbruchschaltungen.- 5.3 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für vorgegebene Übertragungseigenschaften passiver LC-Vierpole.- 5.3.1 Spezielle Zusammenhänge bei passiven LC-Vierpolen.- 5.3.2 Realisierbarkeitsbedingungen im unbeschalteten und einseitig beschalteten Fall.- 5.3.3 Realisierbarkeitsbedingungen in zweiseitig beschalteten Fall.- 5.3.4 Bestimmung der [A]-Matrix aus der Betriebsübertragungsfunktion oder der charakteristischen Funktion beim LC-Vierpol.- 5.4 Spezielle Realisierungsmethoden für vorgeschriebene Wirkungsfunktionen.- 5.4.1 Synthese von Wirkungsfunktionen unbeschalteter und einseitig be-schalteter LC-Vierpole durch Abzweigschaltungen.- 5.4.2 Synthese von Wirkungsfunktionen HB(s) zweiseitig beschalteter LC-Vierpole durch Abzweigschaltungen.- 5.4.3 Synthese passiver LC-Nichtmindestphasenvierpole.- 5.4.3.1 Synthese von LC-AllpaßSchaltungen.- 5.4.3.2 Kurzer Überblick über weitere Syntheseverfahren für LC-Vierpole.- 6. Approximationen.- 6.1 Tiefpaßapproximation durch LC-Potenzfilter.- 6.2 Tiefpaßapproximation durch LC-Tschebyscheffilter.- 6.3 Tiefpaßapproximation durch LC-Cauerfilter.- 6.4 Approximation beliebiger Dämpfungsverläufe, Frequenztransformationen.- 6.5 Approximation linear ansteigender Phase durch LC-Vierpole.- 7. Synthese allgemeiner passiver Vierpole.- 7.1 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für RC-Vierpolmatrizen [Z], [Y] und [A].- 7.2 Synthese passiver RC-Vierpole mit vorgeschriebener [Z]-Matrix durch Partialbruchschaltungen.- 7.3 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für vorgegebene Übertragungseigenschaften passiver RC-Vierpole.- 7.4 Spezielle Syntheseverfahren für passive RC-Vierpole.- 7.4.1 RC-Vierpol Synthese durch Abzweigschaltungen bei Wirkungsnullstellen auf der negativen ?-Achse.- 7.4.2 RC-Vierpolsynthese bei komplexen Wirkungsnullstellen.- 7.4.3 Kurzer Überblick über weitere Syntheseverfahren für passive RC-Vierpole.- 7.5 Notwendige und hinreichende Realisierbarkeitsbedingungen für Vierpolmatrizen reziproker passiver Vierpole.- 7.5.1 Realisierbarkeitsbedingungen für die Widerstandsmatrix [Z] und die Leitwertsmatrix [Y].- 7.5.2 Eigenschaften positiv reeller Matrizen.- 7.5.3 Realisierbarkeitsbedingungen für die Kettenmatrix [A].- 7.6 Realisierung der [Z]- und [Y]-Matrix des reziproken passiven Vierpols nach C. Gewertz.- 7.7 Übertragungseigenschaften des reziproken passiven Vierpols und Realisierungvorgeschriebener Übertragungseigenschaften durch Vierpole konstanten Eingangswiderstandes.- 8. Allgemeines zur Theorie aktiver Netzwerke.- 8.1 Stabilität.- 8.2 Einige weitere aktive Netzwerkelemente.- 8.2.1 Der Operationsverstärker.- 8.2.2 Der Negativimpedanzkonverter.- 8.2.3 Der Negativimpedanzinverter und der aktive Gyrator.- 8.2.4 Einiges über pathologische Schaltungen.- 8.3 Eigenschaften und Synthese von ±RC-Netzwerken.- 8.3.1 Eigenschaften und Synthese von ±RC-Zweipolen.- 8.3.2 Eigenschaften von ±RC-Vierpolen.- 8.4 Kurzer Überblick über weitere Klassen aktiver Netzwerke.- 9. Synthese aktiver RC-Zwei- und Vierpole unter Verwendung eines oder zweier aktiver Schaltelemente.- 9.1 Synthesemethoden unter Verwendung gesteuerter Quellen.- 9.1.1 Zweipolsynthese mit zwei gesteuerten Quellen.- 9.1.2 Synthese vorgeschriebener Wirkungsfunktionen mit einer gesteuerten Quelle.- 9.1.3 Synthese vorgeschriebener Wirkungsfunktionen mit zwei gesteuerten Quellen.- 9.1.4 Synthese vorgeschriebener Wirkungsfunktionen mit einem Differenzverstärker.- 9.2 Synthesemethoden unter Verwendung von Operationsverstärkern.- 9.2.1 Zweipolsynthese unter Verwendung eines einzigen Operationsverstärkers.- 9.2.2 Synthese vorgeschriebener Wirkungsfunktionen unter Verwendung von Operationsverstärkern.- 9.3 Synthesemethoden unter Verwendung von Negativimpedanzkonvertern.- 9.3.1 Zweipol synthese unter Verwendung eines einzigen Negativimpedanzkonverters.- 9.3.2 Synthese vorgeschriebener Wirkungsfunktionen mit einem einzigen Negativimpedanzkonverter.- 9.3.3 Stabilitätsbetrachtungen bei Schaltungen mit Negativimpedanzkonvertern.- 9.4 Kurzer Überblick über weitere Verfahren zur Synthese aktiver RC-Netzwerke.- 10. Empfindlichkeitsprobleme.- 10.1 Empfindlichkeitsdefinitionen und-berechnungen.- 10.2 Empfindlichkeitsminimisierung durch Horowitzzerlegung.- 10.3 Einige Bemerkungen zur Empfindlichkeitsminimisierung.- Namen- und Sachverzeichnis.