Elektronische Schaltungen 1

1 Modellierung elektronischer Schaltungen.- 1.1 Passive Bauelemente.- 1.1.1 Eintorelemente.- 1.1.2 Zweitorelemente.- 1.2 Quellen.- 1.2.1 Unabhängige Quellen.- 1.2.2 Gesteuerte Quellen.- 1.3 Die Sperrschichtdiode.- 1.4 Der Bipolar-Transistor.- 1.4.1 Modelle für das statische Großsignalverhalten.- 1.4.2 Vereinfachtes Modell für den aktiven Bereich vorwärts.- 1.4.3 Berücksichtigung des Early-EfFekts.- 1.4.4 Durchbruchserscheinungen.- 1.4.5 Dynamisches Großsignal-Modell.- 1.4.6 Modelle für geringe Aussteuerung.- 1.4.7 Modell-Umwandlungen.- 1.4.8 Modelle für den Schalterbetrieb.- 1.5 FeldefFekt-Transistoren.- 1.5.1 Allgemeines.- 1.5.2 Das statische Verhalten von MOS-Transistoren.- 1.5.3 Dynamisches Modell für MOS-Transistoren.- 1.5.4 MOS-Transistor-Modell für geringe Aussteuerung.- 1.6 Zusammenfassung.- 1.7 Aufgaben.- 2 Signalbeschreibung.- 2.1 Allgemeines.- 2.2 Sinusförmige Signale.- 2.3 Nicht sinusförmige periodische Signale.- 2.4 Nichtperiodische Signale.- 2.4.1 Verallgemeinerte Funktionen.- 2.4.2 Die Fourier-Transformation.- 2.4.3 Die Laplace-Transformation.- 2.5 Periodisch geschaltete Signale.- 2.6 Stochastische Signale.- 2.6.1 Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitstheorie.- 2.6.2 Wichtige Verteilungen.- 2.6.3 Erwartungswert (Mittelwert), Varianz und Momente höherer Ordnung.- 2.6.4 Beziehungen bei zwei Zufallsvariablen.- 2.6.5 Stochastische Prozesse.- 2.6.6 Ergodischer Prozeß.- 2.7 Leist ungsbeziehungen.- 2.7.1 Sinusförmige Signale.- 2.7.2 Allgemeine periodische Signale.- 2.7.3 Allgemeine Signale.- 2.7.4 Rauschsignale.- 2.8 Zusammenfassung.- 2.9 Aufgaben.- 3 Analyse elektronischer Schaltungen.- 3.1 Die Gleichstromanalyse.- 3.1.1 Formulierung der Schaltungsgleichungen.- 3.1.2 Die Knotenanalyse.- 3.1.3 Die modifizierte Knotenanalyse.- 3.1.4 Gleichstromanalyse nichtlinearer Schaltungen.- 3.2 Analyse linearer dynamischer Schaltungen im Zeitbereich.- 3.2.1 Einführung.- 3.2.2 Lösung von Differentialgleichungs-Systemen unter Verwendung von Matrizen.- 3.2.3 Schaltungsbeschreibung im stationären Zustand.- 3.2.4 Sprungantwort und Impulsantwort.- 3.2.5 Schaltungsbeschreibung durch eine Differentialgleichung höherer Ordnung.- 3.3 Analyse linearer Schaltungen im Frequenzbereich.- 3.3.1 Die Übertragungsfunktion.- 3.3.2 Das Prinzip der analytischen Fortsetzung und die komplexe Frequenz.- 3.3.3 Darstellung der Übertragungsfunktion durch Pole und Nullstellen.- 3.3.4 Partialbruchzerlegung und Kettenbruchentwicklung der Übertragungsfunktion.- 3.3.5 Identität von Polen der Übertragungsfunktion und Eigenwerten der Systemmatrix.- 3.3.6 Impulsantwort und Übertragungsfunktion.- 3.3.7 Zweitor-Beschreibungen.- 3.4 Zusammenfassung.- 3.5 Aufgaben.- 4 Lineare Grundschaltungen.- 4.1 Festlegung von Transistor-Arbeitspunkten.- 4.1.1 Überlegungen zur Wahl des Arbeitspunktes.- 4.1.2 Arbeitspunkteinstellung bei Bipolar-Transistoren.- 4.1.3 Arbeitspunkteinstellung bei Feldeffekt-Transistoren.- 4.2 Verbundtransistoren.- 4.2.1 Die Darlington-Schaltung.- 4.2.2 Die Paradox-Schaltung.- 4.2.3 Die komplementäre Darlington-Schaltung.- 4.2.4 Das Super-Triplet.- 4.3 Realisierung von Stromquellen mit Transistoren (Stromspiegel).- 4.3.1 Quellen mit Bipolar-Transistoren.- 4.3.2 Quellen mit MOS-Transistoren.- 4.4 Die Kaskode-Schaltung.- 4.5 Der Differenzverstärker.- 4.5.1 Differenzverstärker mit Bipolar-Transistoren.- 4.5.2 Differenzverstärker mit MOS-Transistoren.- 4.6 Leistungs-Endstufen.- 4.6.1 Leistungs-Endstufen mit Bipolar-Transistoren.- 4.6.2 Endstufen mit Leistungs-MOSFETs.- 4.7 Zusammenfassung.- 4.8 Aufgaben.- 5 Rückkopplung und Stabilität.- 5.1 Allgemeines.- 5.2 Allgemeine Grundlagen.- 5.3 Rückkopplungs-Strukturen.- 5.4 Stabilität.- 5.4.1 Einführung.- 5.4.2 Das Nyquist-Kriterium.- 5.4.3 Das Bode-Diagramm.- 5.5 Zusammenfassung.- 5.6 Aufgaben.- 6 Rauschen in elektronischen Schaltungen.- 6.1 Autokorrelationsfunktion und Leistungsdichtespektrum.- 6.2 Rauschursachen.- 6.2.1 Thermisches Rauschen.- 6.2.2 Schrot-Rauschen (“shot noise”).- 6.2.3 1/f-Rauschen.- 6.2.4 Weitere Rauscharten.- 6.3 Rauschberechnungen in linearen Schaltungen.- 6.3.1 Eintore.- 6.3.2 Zweitore.- 6.3.3 Rauschzahl, Rauschanpassung und Signal-Rausch-Verhältnis.- 6.4 Rauschen in Halbleitern.- 6.4.1 Sperrschichtdioden.- 6.4.2 Bipolar-Transistoren.- 6.4.3 Feldeffekt-Transistoren.- 6.5 Zusammenfassung.- 6.6 Aufgaben.- Literatur.- Lösungsvorschläge zu den Aufgaben.