92 REIHE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Herausgegeben von B. Wagner und G. Schwarze

Grundlagen der Elektronik RolfWahl

VEB VERLAG TECHNIK BERLIN

REIHE

AUTOMATISIERUNGSTECH~IK

RA RA RA RA RA RA RA RA RA RA RA RA RA

51 Bode: Lochkartentechnik 52 Paulin: Kleines Lexikon der Rechentechnik und DateU\~erarbeitung 53 Greif: Meßwert- Registriertechnik 54 J eschke: Kleines Lexikon der Betriebsmeßtechnik 55 Töpfer u. a.: Pneumatische Bausteinsysteme der Digitaltechnik 56 Weller: Regelung von Dampferzeugern 57 Mütze: Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen 58 Heimann: Radionuklide in der Automatisierungstechnik 59 Fuchs/Weller : Mehrfachregelungen 60 Queisser: Instandhaltung von Automatisierungsanlagen 61 Peschel: Einführung in die statistischen Methoden 62 Töpfer u. a: Pneumatische Steuerungen 63 Kochan/Strempel: Programmgesteuerte 'Werkzeugmaschinen und ihr

RA RA RA RA RA RA RA RA

64 65 66 67 68 69 70 71

RA 72 RA 73 RA 74 RA 75 RA 76 RA 77 RA 78 RA 79 RA 80 RA 81 RA 82 RA 83 RA 84 RA 85 RA 86 RA 87 RA 88 RA 89 RA 90 RA 91 RA 92

Einsatz Brenk/ Eichner: Integrierte Datenverarbeitung Gensel: Zerstörungs freie Prüfverfahren Worgitzki: Elektrisch-analoge Bausteine der Antriebste .. hnik Kerner: Praxis der ALGOL-Programmierung Pankalla : Aufbau und Einsatz von Prozeßrechenanlagen Timpe: Ingenieurpsychologie und Automatisierung Böhme: Periphere Geräte der digitalen Datenverarbeitung Dutschke/Grebenstein: BMSR-Einrichtungen in explosiol1sgefähl'deten Betriebsstätten Müller: Automatisierungsanlagen Paulin: FORTRAN - Kodierung von Formeln Paulin: FORTRAN - Datenbeschreibung und Untel'pl'ogrammtechnik Gottschalk : Darstellungen und Symbole der Automatisierungstechnik Hart: Kontinuierliche Flüssigkeitsdichtemessung Börnigen: Elektronische Datenverarbeitungsanlage Robotron 300 Krebs: Rechner in industriellen Prozessen Böhme/Born: Programmierung von Prczeßrechnern Lemgo/Tschirschwitz: Programmierung des R 300 - Zentraleinheit Lemgo/Tschirschwitz: Programmierung des R 300 - Peripherie Mikutta u. a.: Bauelemente der Industriepneumatik Dörband u. a.: Praxis der FORTRAN-Programmierung - Grundstufe Dörband u. a.: Praxis der FORTRAN-Programmierung - Oberstufe Kautsch: Elektronenstrahl-Oszillografie Bürger/ Leonhardt: Lochbandtechnik Trognitz/Wegner: Physiologische Arbeitsgestaltung Kadow/ Kerner: Programmieranweisung ZRA 1 Eubej lllge: Stellventile Woschni: Meßfehler bei dynamischen Messungen und _\uswel'tung von Meßergebnissen Bienerj Suschke: Praxis des analogen Rechnens Wahl: Grundlagen der Elektronik ISBN 978-3-663-00612-1 ISBN 978-3-663-02525-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-02525-2

Lektor: Jürgen Reichenbach Bestellnummer: 9/6/4210 - ES 20 K 2. D K 621.38.01 Alle Rechte vorbebalten. Copyright 1969 by VEB \'el-iag Technik . B"rlifl VLN 210. Dg. Nr. 370/90/69 Deutscbe Demokratische Repub[ik Gesamtherstellung: Druckerei Fortschritt Erfurt Einbandgestaltung: Kurt Beckert ~

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Eingetragene Schutzmarke des V\Taren zC"ichenv erha n d(:s Rege1ungstcchnik c. V., Berlin

Vorwort enter Elektronik sollte man - dem "Vort nach - eine naturwissenschaftliche Disziplin verstehen, die sich speziell mit der Verhaltensweise der Elektronen beschäftigt. Seit etwa zwanzig Jahren werden alle Bauelemente als elektronisch bezeichnet, deren Funktion vorwiegend auf der Elcktronenbewegung im Vakuum, in gas gefüllten Räumen und in Halbleiterkristallen beruht. Heute werden die wichtigsten Anwendungsgebiete dieser Bauelemente zusammenfassend Elektronik genannt. Das sind vorwiegend Bereiche innerhalb der Meßtechnik, der Steuerungs- und Regelungstechnik, der Nachrichtentechnik und der Datentechnik. Der vorliegende Band der REIHE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK befaßt sich mit einigen Grundschaltungen, die in diesen Techniken häufig verwendet werden. Da der Umfang des Bandes Einschränkungen erfordert, wurden die Beschreibungen von Röhrenschaltungen und die Berechnung der Haustufen stark eingeschränkt. Für Leser, die Grundlagenkenntnisse ergänzen wollen oder tiefere Einblicke in die Elektronik suchen, wurde eine Zusammenstellung empfehlenswerter Fachliteratur beigefügt. Den Herren B . Wagner und i'd. Schäfer sei an dieser Stelle für ihre unters tützenden Hinweise bei der Anfertigung des :\Taunskriptes gedankt. Zella-Mehlis

1*

R. Wahl

3

Inhaltsverzeichnis Cbersicht über beschriebene Schaltungen (Tafel) ...................... . 1.

1.1. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.3. 1.4. 1.4.1. 1.4.2. 2.

2.12.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.2. 2.3. 2.4. 3.

3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.2. 3.3. 4.

4.1. 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4. 4.1.5 4.1.G. 4.2. 4.2.1. 4.2.2.

4

Bauelemente (Cbersicht) ..................................... . Elektrische, elektronische und nichtelektronische Bam'lcmente .... . Lineare und nichtlineare Bauelemente .......................... . Zeitabhängigkeit ............................................ . Spannungsabhängigkeit ...................................... . Temperaturabhängigkeit ...................................... . Aktive und passive Bauelemente .............................. . Bausteine ................................................... . Module ..................................................... . Schaltkreise ................................................ . Stromversorgung ............................................. . Gleichrichterschaltungen ...................................... . Grundschallungen ........................................... . Siebschaltungen ............................................. . Stabilisierungsschaltungen .................................... . Wechselrichter (Transverter) .................................. . Gleichspannungswandler ..................................... . Elektronische Sicherung ...................................... .

6

7 7 9 9 10 14

15 16 16

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21 21

24 27 30 31 32

Verstärker ....................................•.............. Eintaktverstärker mit Transistoren. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltarten . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Emitterschaltung ............................................ Gegentaktverstärker mit Transistoren .......................... . Röhrenverstärker ............................................ .

33 35 35 36

Generatoren ................................................ . Sinusgeneratoren ............................................ . Schwingkreis ................................................ . Meißnerschaltung ............................................ . Dreipunktschaltungen ........................................ . Huth-Kühn-Schaltung ....•................................... Quarzgesteuerte Schwingschaltung ............................ . RC-Generator .............................................. . Kippgeneratoren ............................................ . Kippschaltung mit Glimmlampe .............................. . Kippschaltung mit Vierschichtdiode ............................ .

40 40

37

39

41 42 43

44 44

45 46 46

47

4.3. Impulsgeneratoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.3.1. Verformung von Sinusschwingungen .......................... " 4.3.2. Multivibrator ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

47 48 50

5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.

Triggerschaltungen ........................................... Sperrschwinger .............................................. Schmitt-Trigger ............... . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Monostabiler Multivibrator (Univibrator) ........................ Bistabiler Multivibrator (Flip-Flop) .... ... . . .. . . ... . . ... . . . . . ... Zählschaltungen und Schiebelinien ........................... 0"'

52 52 53 M 56 58

6. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.5.1. 6.5.2. 6.5.3.

Logische Verknüpfungen... . . . .. . .. . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... Konjunktion (UND-Glied) .. . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. .. .. .. . . . . . . .. Disjunktion (ODER-Glied) .................................... Negation (NICHT·Glied) ...................................... Verbund glieder .. ........... . ...... ... .. . . ... . ........ . . . . . . .. Flip-Flop-Schaltungen aus logischen Verknüpfungsgliedern ........ Speicher-Flip-Flops ......................................... " Auffang-Flip-Flops ........................................... Zähl-Flip-Flops...............................................

61 62 63 65 66 68 68 69 71

7.

7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.5.1. 7.5.2. 7.6. 7.6.1. 7.6.2. 7.7. 7.7.1. 7.7.2.

RT.Logik und ihre Anwimdung ... Aufbau und Kenndaten der Baureihe .......................... . NICHT-, NOR- und ODER-Schaltungen ....................... . Astabiler Multivibrator ....................................... . Schwellwertschalter ......................................... . Monostabiler MultivibratoI ................................... . Variante A ................................................. . Variante B ................................................. . Bistabiler Multivibrator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bistabiler Multivibrator für statische Ansteucl'ung ..... . .. . .. . . . .. Bistabiler MultiviLl'ator für dynamische Ansteuerung ............. Zähler und Schieberegister .................................... Zähler....................................................... Schieberegister ... .. . . .. . . .... . . . . .. . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . ..

73 73 76 76 76

81 81 82 82 83 83 84

8.

Ausblick. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

85

Literaturverzeichnis ............................................... "

86

Sachwörterverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

87

79 79

5

iibersicht über beschriebene Schaltungen Benennung Wund/er Gleichriclller Wechselrichter 6leichspannullgswondler Verstörker

funktion

Schaltungs kUNleichen

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AusgIJIIg

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Generatoren

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SchWel/WH! schofler monos/obi/e Schaffun!l bls/obile Schollung

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4.2. ostobi/er /rIulfiVlörotor

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5.4. G.s. 7.6.

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TrofJSYerter und Gleichric/J/er

3.

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2.2.

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Tronsverfer

W.I

Sinusgenerofor

Impu/sgenerotor

&schreibung im Abschnitt

2.1.

0

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Sc!lo!tungsbeispiel

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M 7.2.