Analoge Signalverarbeitung: Systemtheorie, Elektronik, Filter, Oszillatoren, Simulationstechnik

10.1007/978-3-8348-9383-3......Page 1
Analoge Signalverarbeitung......Page 3
Vorwort......Page 5
Inhalt......Page 6
1.1 Was sind komplexe Frequenzen?......Page 10
1.2 Warum Poldarstellung in der......Page 13
1.3 Welche Bedeutung hat die Polfrequenz?......Page 14
1.4 Wozu überhaupt Rückkopplung?......Page 15
1.5 Wie sind Mitund Gegenkopplung definiert?......Page 16
1.6 Welche Bedeutung hat die Schleifenverstärkung?......Page 19
1.7 Was ist ein Mindestphasen-System?......Page 22
1.8 Wie viel Stabilitätsreserve ist sinnvoll?......Page 23
1.9.1 Theoretischer Hintergrund......Page 26
1.9.2 Das allgemeine Stabilitätskriterium......Page 27
1.9.3 Das vereinfachte......Page 29
1.9.4 Beispiel zum......Page 30
1.10 Was versteht man unter bedingter Stabilität?......Page 32
1.11 Sind Betragsund Phasenverlauf voneinander abhängig?......Page 33
1.12.1 Beispiel: Regelkreis mit zwei Rückführungen......Page 35
1.12.2 Stabilitätsprüfung......Page 37
1.13 Ist die Schleifenverstärkung aus der Systemfunktion ablesbar?......Page 38
1.14 Ist der gegengekoppelte Verstärker ein Regelkreis?......Page 39
1.15 Wie unterscheiden sich Phasenund Gruppenlaufzeit?......Page 41
1.16 Kann die Gruppenlaufzeit auch negativ sein?......Page 43
1.17 Was besagt das Substitutionstheorem?......Page 45
1.18 Gibt es negative Frequenzen?......Page 46
1.19 Was bedeutet die Operation „Faltung“?......Page 49
1.20 Welche Bedeutung hat die......Page 51
2.1 Sind Bipolartransistoren stromoder spannungsgesteuert?......Page 52
2.2 Was ist ein negativer Widerstand?......Page 53
2.3 Was ist ein frequenzabhängiger Widerstand?......Page 55
2.4 Wozu dienen Stromspiegel?......Page 57
2.5.1 Beispiel 1 (Stromspiegel, s. Abschn. 2.4)......Page 60
2.5.2 Beispiel 2 (Spannungsgesteuerter Stromspiegel)......Page 61
2.5.4 Translineare Schaltungen mit MOSFET......Page 62
2.6 Was bedeutet Signalverarbeitung im „Log-Modus“?......Page 63
2.6.1 Beispiel: Tiefpass......Page 64
2.7 Verzerrungen – linear oder nichtlinear?......Page 67
2.8 Ein digitaler Baustein als Linearverstärker?......Page 68
2.9 Warum sind AGC-Verstärker „linear-in-dB“?......Page 70
2.10 Die Phasenregelschleife (PLL) – linear oder nichtlinear?......Page 72
3.1 Wie wichtig ist die Symmetrie der Spannungsversorgung?......Page 76
3.2 Operationsverstärker mit nur einer Versorgungsspannung?......Page 77
3.3 Warum Verstärkerbetrieb nur mit Gegenkopplung?......Page 78
3.4 Warum Frequenzkompensation?......Page 79
3.5 Gibt es auch unkompensierte Verstärker?......Page 81
3.6 Was versteht man unter gemischter Rückkopplung?......Page 82
3.7 Stabilitätsprobleme durch kapazitive Belastung?......Page 85
3.7.1 Methode 1: Trennwiderstand......Page 86
3.7.2 Methode 2: Bedämpfung mit......Page 87
3.7.3 Methode 3: Zweifach-Gegenkopplung......Page 88
3.8 Viel oder wenig Gegenkopplung für hohe Stabilität?......Page 89
3.9 Was ist ein Pol-Nullstellen-Paar?......Page 92
3.10 Kann man zwei Operationsverstärker kombinieren?......Page 94
3.11 Wodurch werden Anstiegsund Einschwingzeiten festgelegt?......Page 97
3.12 Was sind voll-differentielle Operationsverstärker?......Page 98
3.13 Warum Vorzugsbereiche für Widerstände und Kapazitäten?......Page 101
3.14 Wird der OTA auch gegengekoppelt?......Page 104
3.15 Sind Operationsverstärker gute Komparatoren?......Page 105
3.16 Kleinsignaloder Großsignal-Bandbreite?......Page 107
3.17 Nutzt der......Page 109
3.18 Welches ist die beste Integratorschaltung?......Page 111
3.19 Was ist ein Transimpedanzverstärker?......Page 113
3.20 Was sind „Current-Feedback“-Verstärker?......Page 114
3.21 „Current-Feedback“-Verstärker als Integrator?......Page 117
3.22 Was ist ein „Current-Conveyor“?......Page 118
4.1 Sind analoge Filter heute noch von Bedeutung?......Page 120
4.2 Was ist eigentlich ein Aktivfilter?......Page 121
4.3 Welche Vorteile haben aktive Filter?......Page 122
4.5 In welchem Frequenzbereich arbeiten Aktivfilter?......Page 123
4.7 Wie viele Tiefpass-Schaltungsvarianten gibt es?......Page 125
4.8 Gibt es die optimale Filterschaltung?......Page 126
4.9 Gibt es ein „Kochrezept” für den Filterentwurf?......Page 127
4.10 Gilt die 3-dB-Grenzfrequenz für alle Filter?......Page 128
4.11 Was ist eigentlich ein Filterpol?......Page 129
4.12 Welche Rolle spielt die Polgüte bei Tiefpässen?......Page 130
4.14 Was sind Zustandsvariablen-Filter?......Page 131
4.15 Wofür werden Allpässe verwendet?......Page 133
4.16 Welchem Zweck dient die......Page 134
4.17 Gibt es Aktivfilter ohne Ohmwiderstände?......Page 136
4.19 Wie arbeiten SC-Filter?......Page 137
4.20 Was ist ein LDI-Integrator?......Page 140
4.21 SC-Stufen mit OPV oder OTA?......Page 141
4.22 Aktivfilter in......Page 142
4.23 Warum sind kleine Grenzfrequenzen problematisch?......Page 144
4.24 Was sind Median-Filter?......Page 146
4.25 Welche Technologie für integrierte Analogfilter?......Page 149
4.26 Was ist ein Polyphasen-Filter?......Page 150
4.27 Was ist ein Optimalfilter?......Page 152
4.28 Sind Filterentwurfs-Programme empfehlenswert?......Page 154
5.1 Was ist ein harmonischer Oszillator?......Page 156
5.2 Wann schwingt der Zweipol-Oszillator?......Page 157
5.3 Wann schwingt der Vierpol-Oszillator?......Page 158
5.4 Der Clapp-Oszillator – Zweipol- oder Vierpol-Oszillator?......Page 159
5.5 Sind Oszillatoren lineare Schaltungen?......Page 161
5.6 Gibt es eine hinreichende Schwingbedingung?......Page 162
5.7 Sinusform auch ohne Amplitudenstabilisierung?......Page 164
5.8 Gibt es ein allgemeines Qualitätskriterium für Oszillatoren?......Page 167
5.9 Was ist ein Ringoszillator?......Page 168
5.10 Welcher Oszillator für den milli-Hz-Bereich?......Page 169
5.11 Was ist das Verfahren der „harmonischen Balance“?......Page 170
5.12 Was ist die beste Oszillatorschaltung?......Page 173
6.1 Wie wird die offene OPV-Verstärkung simuliert?......Page 176
6.2 Wie überprüft man die Polverteilung bei Aktivfiltern?......Page 177
6.3 Kann SPICE mehr als Schaltungs-Analyse?......Page 178
6.4 Falsch oder richtig?......Page 180
6.5.1 LC-Kopplung......Page 183
6.5.2 Strom-Spannungs-Einspeisung......Page 184
6.5.4 Beispiel (Vergleich)......Page 185
6.6 Kann man die Phasenreserve direkt bestimmen?......Page 186
6.6.2 Beispiel......Page 187
6.7 Phasenkompensation mit SPICE?......Page 189
6.8.1 Separate Nachbildung beider Taktphasen......Page 194
6.8.2 Die Storistor-Methode......Page 195
A.1 Miller-Integrator......Page 197
A.2 Andere Integratorschaltungen mit Operationsverstärker......Page 198
A.3 OTA-Integrator......Page 199
B.1.1 Interpolation: Formel 1......Page 200
B.2 Interpolation mit Taschenrechner......Page 201
C.2 RC-Parallelschaltung......Page 202
Literaturverzeichnis......Page 204
Sachverzeichnis......Page 206