Franzis-Verlag 2001
Die CD Elektronik-Werkzeugkasten liegt dem Franzis-Lernpaket Elektronik bei. Wesentliche Teile der CD gehen auf die CD
"Einführung in die Elektronik" zurück, die ich 1998 noch unter
Windows95 zusammengestellt habe. Auf der CD befinden sich Simulationsprogramme,
die auch schon unter Windows 3.1 liefen. Lange Zeit funktionierten sie auch
nicht unter den neueren Windows-Versionen, aber mit den neuen 64-Bit-Systemen
ist das leider vorbei. Derzeit wird daran gearbeitet, die Simulationen mit
VB.net neu zu programmieren.
Auf der CD befanden sich außerdem Kurzvorträge in Form von Screencam-Filmen,
die aber leider schon unter Windows XP nicht mehr richtig liefen. In der neuen
Version des Elektronik-Werkzeugkasten wurden die Filme daher entfernt. Inzwischen konnte ich
aber mit Hilfe meines Sohnes einen Weg finden, die alten Filme ins AVI-Format
zu bringen. Und damit konnten sie nun auf Youtube hochgeladen werden. Das bedeutet,
dass alle Nutzer des Lernpakets nun auch die Filme dazu ansehen können. Und
auch die Simulationsprogramme kann man sich bei der Gelegenheit in Aktion sehen.
Vor so langer Zeit habe ich diese Kurzvorträge
aufgenommen, und trotzdem sind sie immer noch aktuell. Im Bereich
Computertechnik und Mikrocontroller hat sich in der Zwischenzeit unendlich viel
geändert. Damals hätte man z.B. nicht erwarten können, dass es einmal solche
feinen Sachen wie die AVR-Controller geben würde. Aber an den Grundlagen der
Elektronik selbst hat sich über Jahrzehnte nichts geändert. Manchmal hört man
von Befürchtungen, dass die wichtigen Grundlagen langsam vergessen werden und
verloren gehen. Ich möchte dazu beitragen, dass das nicht passiert.
Finden Sie den Einstieg in die angewandte Elektronik. Die CD bietet Ihnen Grundlagen vom einfachen Stromkreis bis zur Anwendung von Operationsverstärkern und zu einfachen Schaltungen der Hochfrequenztechnik. Praktische Bauvorschläge mit geringstem Aufwand ermutigen zu eigenen Versuchen. Zusätzliche Software und Informationen auf der CD ermöglichen auch tiefer gehende Studien zu speziellen Anwendungen.
Auf der CD finden Sie:
Eine Voraussetzung für die erfolgreiche Einarbeitung in die Elektronik sind Grundkenntnisse der Elektrizitätslehre. Elektrische Ladung, Strom und Spannung sollten mit klaren Vorstellungen verbunden werden. Dieses Kapitel will die Grundlagen anschaulich darstellen.
1.1 Ladung und Strom
1.2 Die ersten Versuche
1.3 Die elektrische Spannung
1.4 Die elektrische Stromstärke
1.5 Verwendung von Messgeräten
1.6 Arten von Verbrauchern
1.7 Die Parallelschaltung
1.8 Die Reihenschaltung
1.9 Die Richtung des elektrischen Stroms
Wer elektronische Schaltungen entwerfen möchte, muss etwas über die Gesetze des Stromkreises wissen. Vieles kann mit geringem Aufwand berechnet werden, wenn man die richtigen Formeln zur Hand hat. Dieses Kapitel will die wichtigsten Gesetze und Formeln vermitteln.
2.1 Ladung, Zeit, Strom
2.2 Leistung, Spannung und Strom
2.3 Der elektrische Widerstand, Ohmsches Gesetz
2.4 Reihenschaltung
2.5 Parallelschaltung
2.6 Vorwiderstände und Innenwiderstand
2.7 Wechselstrom und Transformatoren
2.8 Kondensatoren und Kapazität
2.9 Spulen und Induktivität
Die Halbleitertechnik hat seit der Mitte des 20. Jahrhunderts zu einer Revolution in der Elektronik geführt. Wer mit Dioden, Transistoren und integrierten Schaltkreisen arbeiten möchte, der sollte einige grundlegende Vorstellungen von den physikalischen Grundlagen der Halbleitertechnik haben. Sie sollen hier in einfacher und anschaulicher Form vermittelt werden.
3.1 Leitfähigkeit und Dotierung
3.2 Die Diode
3.3 Anwendung der Diode als Gleichrichter
3.4 Besondere Dioden-Bauformen
3.5 Dioden-Kennlinien
Der Transistor ist ein wichtiges Verstärker-Bauelement. Er ersetzt seit ca. 1960 die Elektronenröhre in den meisten Anwendungsbereichen. Hier soll zunächst der bipolare NPN- oder PNP-Transistor behandelt werden. Eine andere wichtige Bauform ist der Feldeffekttransistor.
4.1 Aufbau und Grundfunktion
4.2 Der Stromverstärkungsfaktor
4.3 Transistor-Kennlinien
4.4 Besondere Transistor-Bauformen
Eine typische Aufgabe des Transistors ist die Verstärkung von Tonsignalen. Man spricht hier auch vom Niederfrequenz- (NF-) Verstärker. Das Prinzip ist, dass der kleine Basisstrom durch einen NF-Strom moduliert (vergrößert und verkleinert) wird, so dass der verstärkte Kollektorstrom entsprechend verstärkte NF-Signale enthält.
5.1 Der Verstärker in Emitterschaltung
5.2 Gegenkopplung
5.3 Steilheit und Innenwiderstand
5.4 Die Kollektorschaltung (Der Emitterfolger)
5.5 Die Basisschaltung
5.6 Die Darlington-Schaltung
5.7 Der Differenzverstärker
5.8 Der Gegentaktverstärker
5.9 Die Konstantstromquelle
Oszillatoren sind Schaltungen, die selbständig Signale einer definierten Frequenz erzeugen. Man verwendet sie z.B. für Schallquellen oder zu Messzwecken. Flip-Flops sind Schaltungen, die zwei stabile Zustände kennen, An und Aus. Sie sind wichtige Grundelemente der digitalen Computertechnik. Wechseln die Zustände selbständig, kann z.B. ein Blinken oder ein Tonsignal erzeugt werden.
6.1 Statische Flip-Flops
6.2 Monoflops
6.3 Schmitt-Trigger
6.4 Der Multivibrator
6.5 RC-Oszillatoren
6.6 LC-Oszillatoren
Nicht jede Verstäkungsaufgabe lässt sich optimal mit einfachen Transistoren lösen. Deshalb setzt man gern fertige Verstärker ein, um die herum man eine Schaltung aufbaut. Operationsverstärker (OPV) sind integrierte Schaltungen (IC) mit mehreren Transistoren und Widerständen. Der Name des Bauteils kommt von seinem ursprünglichen Einsatz als Rechenverstärker. Analoge Rechner führten Rechenoperationen wie Addition, Multiplikation usw. mit solchen Verstärkern aus.
7.1 Prinzipschaltung und Schaltsymbol
7.2 Grundschaltungen
7.3 Invertierende Verstärker
7.4 Einfache Spannungsversorgung
7.5 NF-Vorverstärker
7.6 Oszillatoren
7.7 Leistungsverstärker
Seit der Entdeckung der elektromagnetischen Wellen vor rund 100 Jahren ist die Hochfrequenz-Technik aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Die ersten eigenen Versuche können den Empfang eines starken Mittelwellen-Senders zum Ziel haben.
8.1 Modulation und Demodulation
8.2 Das Diodenradio
8.3 Das Audion
8.4 UKW-Pendelaudion
8.5 HF-Oszillatoren
1N4007, 1N4148
Abgleich, Addierer, Akku, Ampere, Amplitudenmodulation, Anode, Anpassung,
Antenne, Anzapfung, Arbeitspunkt, Audion, Aussteuerung
Basis, Basisschaltung, Basiswiderstand, BC548, BC558, bipolar, bistabil
C-MOS, Coulomb
Dämpfung, Darlington-Transistor, Demodulation, Differenzverstärker,
Diode, Dotierung, Drain, Drehkondensator, Durchlassspannung
Effektivspannung, Einweg-Gleichrichter, Eingangswiderstand, Elektrolytkondensator
(Elko), Elektron, Emitter, Emitterfolger, Emitterschaltung, Empfindlichkeit,
Ersatzschaltbild, exponentiell
Farbringe, Feldeffekttransistor (FET), Flip-Flop, Frequenz, Frequenzmodulation
(FM)
Gate, Gallium-Arsenid, Gegenkopplung, Gegentaktverstärker,
Germanium (Ge), Germaniumdiode, Gleichrichter
Halbleiter, Halbwelle, Henry, Hochfrequenz (HF), Hochpassfilter,
Hysterese
Induktion, Induktiver Widerstand, Induktivität, Innenwiderstand,
invertieren
Kapazität, Kapazitätsdiode, Kapazitiver Widerstand, Kathode,
Kennlinie, Kleinsignal, Kollektor, Kollektorschaltung, komplementär,
Kondensator, Konstantstromquelle
Ladung, Leistung, Leistungsanpassung, Leistungsverstärker,
Leitfähigkeit, Leuchtdiode (LED), LC-Oszillator, Linearität,
LM358, LM324
N-Leitung, Niederfrequenz (NF), NPN-Transistor
Magnet, Masse, Meißner-Oszillator, Messverstärker, Mikroampere,
Mikrofon, Milliampere, Modulation, Monoflop, MOS-FET, Motor, Multivibrator
Offset-Fehler, Ohmsches Gesetz, Operationsverstärker (OPV),
Oszilloskop
Parallelschaltung, P-Leitung, PNP-Transistor, Periode, Phasenverschiebung,
Potentiometer (Poti)
Rechtecksignal, Reihenschaltung, Restwelligkeit, Ruhestrom, RC-Oszillator,
RC-Filter, RS-Flipflop
Sättigung, Selbstinduktion, Selektion, Schaltschwelle, Schmitt-Trigger,
Schottkydiode, Siebkondensator, Sinus-Signal, Silizium (Si), Siliziumdiode,
Source, Spannung, Spannungsabfall, Spannungsverstärkung, Sperrschicht,
Spule, Steilheit, Strom, Stromverstärkung
TBA820M, Temperatursensor, Tonfrequenz, Thermoelement, Thyristor,
Transformator, Transistor, Transistor als Schalter, Transistor-Kennlinien,
Treiberstufe, Trennschärfe, Trimmer (Widerstand), Trimmer (Kondensator)
Überlastung, Übersteuerung, Ultrakurzwelle (UKW)
Verbraucher, Verlustleistung, Verstärker, Verzerrungen, Vierweg-Gleichrichter,
Vorspannung, Vorverstärker, Vorwiderstand
Watt, Wechselstrom, Widerstand
Zeitschalter, Zenerdiode, zweistufig
Frage: Wo bekommt man die Vollversion des Elektronik-Baukasten
von Norbert Weig?
Antwort: Die CD wurde auch noch als Teil des "Riesen-Bauksten"
von Franzis herausgegeben. Inzwischen ist sie leider nicht mehr erhältlich.
Manchmal kann man bei Ebay noch Glück haben, eine gebrauchte Version
zu bekommen.
Frage: Ist da nicht ein Fehler bei den Formeln im Abschnitt 2.4?
Antwort: Das stimmt leider, hier stehen richtige Formeln an den
falschen Stellen. Eine berichtigte Erklärung zur Reihenschaltung findet
man unter www.elexs.de/kap2_4.htm