Hallo, ich möchte mich sowohl praktisch als auch theoretisch im Bereich analoger Elektrotechnik weiterbilden. Allerdings habe ich das Gefühl, dass mir für den Bereich nichtlinearer Bauteile (Dioden/Transistoren) einfach die richtigen Denkweisen/Paradigmen fehlen. In meinem Maschinenbaustudium, habe ich schon einige Grundlagen zur Berechnung linearer Netzwerke (ohmsche Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten) und OPVs erlent. Also komplexe Rechnung, Zeigerdarstellung, Bodediagramme, Systemtheorie, Regelungstechnik, etc. ist mir alles ein Begriff. Eigentlich dreht sich vieles im Studium um die Berechnung des Ein- Ausgangsverhalten im Zeit-/Frequenzbereich, sodass man das Bauteil komplett simulieren kann. Im Studium wird nicht vermittelt, welche Schaltungen es gibt und wofür/wie diese eingesetzt werden. Sondern man bekommt den Schaltplan, berechnet diesen, analysiert die Gleichngen und versteht dann vielleicht, was die Schaltung macht. Problematisch wird es bei mir, sobald nichtlineare Bauteile in Schaltungen vorkommen. Da greifen die theoretischen Kenntnisse nicht mehr, weil die Gleichungen nicht mehr wirklich lösbar sind. Richtig vorstellen kann ich mir Elektrotechnik sowieso nur in einfachen Fällen. Vielleicht ist ja das auch das Problem? Vielleicht müsste ich mehr von einer physikalischen Seite an die Thematik herangehen (Energiefluss, etc)? Ich habe mir z.B. schon eingie Tutorials zur Tansistorberechnung angeguckt. Allerdings finde ich diese meist recht unbefriedigend, weil sie nur zeigen, wie man diese auslegt und nicht wirklich Zusammenhänge erklären. In diese Tutorial fließen dann auch noch Erfahrungswerte und daraus getroffene Annahmen ein, die einem das Verständnis auch nicht umbedingt erleichtern. Mathematische herangehensweisen (z.B. Linearisierung) sind dann wiederum recht aufwendig und scheinen mir auch nicht wirklich praktikabel zu sein. Typische Fragestellungen sind: - Warum kann man bei einem Transistor den Arbeitspunkt genau einstellen, obwohl, der Verstärkung B extrem variieren kann? - In vielen Transistorschaltungen sehe ich Kondensatoren. Was mich stört, ist, dass ich nicht weiß, wie man diese dann auslegt. - Wenn ich Schaltungen mit mehr als einem Transistor sehe, frage ich mich, wie man so eine Schaltung ohne Systematik überhaupt verstehen kann? Zerlegt man die in einzelne Teile? Kann man diese überhautp zerlegen? Mich stört, dass ich nicht mehr sagen kann, was passiert, wenn man an einer bestimmten Stelle ein Bauteil hinzufügt oder entfernt. Einige hier im Forum scheinen ja echt Plan von Schaltungen, Bauteilen, etc. zu haben. Kann mal jemand mal bitte erzählen, was Geheinis dieser nichtlinearen Bauteile sind? Wie seid ihr zu diesem Wissen gekommen? Danke für eure Hilfe! Grüße DerKondensator3000
> - Warum kann man bei einem Transistor den Arbeitspunkt genau einstellen, > obwohl, der Verstärkung B extrem variieren kann? Weil man die Arbeitspunkteinstellung so entwirft und dimensioniert, dass sie von den individuellen Transistordaten weitgehend unabhängig ist. > - In vielen Transistorschaltungen sehe ich Kondensatoren. Was mich > stört, ist, dass ich nicht weiß, wie man diese dann auslegt. Einfache Sache und hängt von den Schaltungsimpedanzen und den gewünschten Grenzfrequenzen ab. > - Wenn ich Schaltungen mit mehr als einem Transistor sehe, frage ich > mich, wie man so eine Schaltung ohne Systematik überhaupt verstehen > kann? Kann man ja gar nicht. > Zerlegt man die in einzelne Teile? Kann man diese überhautp > zerlegen? Kommt drauf an. Manche Schaltungen bestehen einfach nur aus der Kombination von Grundschaltungen, z.B. die Hintereinanderschaltung von einfachen Verstärkerstufen. Da kann man das machen. Es gibt aber auch schöne Trickschaltungen, die man nicht so einfach in Grundfunktionen zerlegen kann, weil die Gesamtfunktion von wechselweisen Zusammenwirken abhängt (z.B. Stromspiegel...) und nicht einfach nur durch die unabhängige Funktion von Grundschaltungen erklärt werden kann, da muss man schon etwas komplexer denken. > Mich stört, dass ich nicht mehr sagen kann, was passiert, wenn > man an einer bestimmten Stelle ein Bauteil hinzufügt oder entfernt. Das kommt schon, wenn man die Schaltungen erstmal wirklich versteht.
Dir scheint der Übergang von der Theorie auf die Praxis zu fehlen. Wenn du bei jeder Diode nur komplexe nichtlineare Zusammenhänge siehst, wirst du nicht weiterkommen. Zum Verständnis einer Schaltung ist es zumeinst am besten man stellt sich für diese nichtlinearen Bauteile eine Näherung vor. Eine Diode läßt sich am einfachsten so definieren: Stromfluß nur in einer Richtung möglich (also I > 0) und dabei ist der Spannungasbfall an der Diode ca. 0,6 - 0,7 Volt. Auch Transistoren und OPs kann man verständnismäßig ähnlich vereinfachen. Sehr zu empfehlen wäre ein Schaltungstechnik Buch. Tietze Schenk Halbleiter- Schaltungstechnik war (und ist?) das Standardwerk dafür. P.S. Sehr lehrreich ist auch am Anfang möglichst eifache echte Schaltungen (Schaltungen aus der Praxis) zu studieren und versuchen diese zu verstehen.
>Problematisch wird es bei mir, sobald nichtlineare Bauteile in >Schaltungen vorkommen. Streng genommen gibt es nur unlineare Bauteile. >Da greifen die theoretischen Kenntnisse nicht >mehr, weil die Gleichungen nicht mehr wirklich lösbar sind. Du machst vereinfachende Annahmen, bis du wieder rechnen und lösen kannst. Die Resultate sind dann aber eben "nur" Näherungen. >Ich habe mir z.B. schon eingie Tutorials zur Tansistorberechnung >angeguckt. Allerdings finde ich diese meist recht unbefriedigend, weil >sie nur zeigen, wie man diese auslegt und nicht wirklich Zusammenhänge >erklären. Dafür gibt es dann andere Bücher. Aber für die Bemessung einer Schaltung willst du nicht unbedingt wissen, wie die Bauteile im Detail funktionieren, sondern du versuchst absichtlich zu abstrahieren. Du denkst dann in Kennlinien, oder Kennlinienfeldern. >- Warum kann man bei einem Transistor den Arbeitspunkt genau einstellen, >obwohl, der Verstärkung B extrem variieren kann? Kann man garnicht immer. Viele Schaltungen sind ursprünglich durch reines Ausprobieren entstanden und von Generationen von Schaltungsentwicklern über die Jahrzehnte immer weiter verfeinert worden. Bestimmte spezielle Eigenschaften der Bauteile ermöglichen spezielle Schaltungen mit speziellen Eigenschaften. Man macht das, was das Bauteil hergibt und nicht unbedingt das, was man möchte. >- In vielen Transistorschaltungen sehe ich Kondensatoren. Was mich >stört, ist, dass ich nicht weiß, wie man diese dann auslegt. Das wissen nur die wenigsten Schaltungsentwickler. Vieles entsteht durch Abschauen oder durch simples Ausprobieren. Heutezutage kann man immer besser Schaltungen simulieren. Da siehst du dann auch, welchen Einfluß ein zusätzlicher Kondensator hat. >- Wenn ich Schaltungen mit mehr als einem Transistor sehe, frage ich >mich, wie man so eine Schaltung ohne Systematik überhaupt verstehen >kann? Zerlegt man die in einzelne Teile? Kann man diese überhautp >zerlegen? Das kann man sehr gut. Oft nimmt man Schaltungsteile, die einen solchen "Separationsansatz" gerade unterstüzen, indem sie beispielsweise besonders kleine oder große Eingangs- bzw. Ausgangswiderstände aufweisen. Deshalb werden gerne Konstantstromquellen, Kaskoden, Stromspiegel und derlei Gurndelemente eingesetzt. Auch der klassische Differenzverstärker vereinfacht das Schaltungsdesign ganz erheblich, wegen einer Reihe von genialer Eigenschaften. >Mich stört, dass ich nicht mehr sagen kann, was passiert, wenn >man an einer bestimmten Stelle ein Bauteil hinzufügt oder entfernt. Wenn du seine Funktion kennst, kannst du das oft recht genau voraussagen. Aber nicht immer. Letztlich ist Elektronik wie sonst auch eine Frage der Erfahrung.
Danke für die Antworten. Falls ihr nichts dagegenhabt, stelle ich noch ein paar Fragen, die mir noch unter den Nägeln brennen. Was ich mich zudem auch noch in der Elektrotechnik frage: Was sind denn die Paradigmen bei der Schaltungsentwicklung? Werden die ganzen komplexen Schaltungen nur auf Basis von bekannten Komponenten (RCL-Filter, Wheatstonesche-Messbrücke, Class-ABC-Verstärkerschaltung,...) zusammengebaut? Oder denkt sich der E-Techniker auch mal ohne Rückgriffe auf Vorhandenes seine eigene Verstärkerschaltung aus? Gibt es da auch herangehensweisen, wo man die Gleichung hat und danach seine Schaltung aufbaut? Was mir auch noch nicht so ganz klar ist: Viele dieser Schaltungskomponenten liegen als Zweipol oder Vierpol vor. Wenn ich mehrere Komponenten zusammenschalte, verhält sich der Zusammenschluss der Bauteile analog zu ihrer Wirkungsweise als Einzelkomponente. Bei vielen vierpoligen OPV-Standardschaltungen z.B. (siehe Wikipedia) sind ja meist nur Ue und Ua in Relation gesetzt. Was passiert denn mit dem Eingangs-/Ausgansstrom, wenn diese Standardschaltung der Teil einer größeren Schaltung ist? Ist der Strom innerhalb dieses Bauteils dann irrelevant? Entwickelt der Strom dann eine Eigendynamik, die an anderer Stelle der Schaltung Einfluss hat? Oder schaltet man dann immer einfach einen Impedanzwandler dazwischen? Außerdem: Wenn ich innerhalb einer komplexen Halbleiter-Schaltung nach bekannten Strukturen suche und dabei einen Kondensator und einen Widerstand in der gleichen Weise wie bei einem Tiefpass finde, kann ich dann davon ausgehen, dass diese Bauteile, sich an der Stelle dann auch wie ein Tiefpass verhalten? Woher weiß ich, dass dieser Kondensator z.B. nicht nur Ladungen trennen soll? @Firtz Habe mir mal das Buch von meiner Bücherei ausgeliehen. Ist ja ganz schöner klopper. Scheint aber ganz gut zu sein.
> Was sind denn die Paradigmen bei der Schaltungsentwicklung? Ich habe ein Problem/Aufgabe. Wie kann ich das mit den verfügbaren Recourcen am besten lösen? Wobei das "am besten" ganz verschieden sein kann: am schnellsten, am einfachsten, am qualitativ besten, am billigsten... oder Kombinationen. > Werden die > ganzen komplexen Schaltungen nur auf Basis von bekannten Komponenten > (RCL-Filter, Wheatstonesche-Messbrücke, > Class-ABC-Verstärkerschaltung,...) zusammengebaut? Das ist eine einfache Herangehensweise und wird oft so gemacht, damit kommt man auch recht weit, aber die wirklichen Spezialisten denken sich neue Sachen aus. > Oder denkt sich der > E-Techniker auch mal ohne Rückgriffe auf Vorhandenes seine eigene > Verstärkerschaltung aus? Ohne Rückgriffe auf Vorhandenes gehts schon prinzipiell nicht, denn dann müsste man das gesammte Wissen ausblenden; aber neue Wege beschreiten geht mit etwas Phantasie und Intuition schon. Und genau das ist es, was die Sache so interessant macht. > Wenn ich > mehrere Komponenten zusammenschalte, verhält sich der Zusammenschluss > der Bauteile analog zu ihrer Wirkungsweise als Einzelkomponente. Im Prinzip ja, nur ist das oft anders als erwartet, weil sich immer gegenseitige Beeinflussungen ergeben, die man oft nicht auf Anhieb durchschaut. > Habe mir mal das Buch von meiner Bücherei ausgeliehen. Ist ja > ganz schöner klopper. Scheint aber ganz gut zu sein. Wenn du den T/S durch und verstanden hast, hast du auch keine Fragen mehr.
>Oder denkt sich der E-Techniker auch mal ohne Rückgriffe auf Vorhandenes >seine eigene Verstärkerschaltung aus? Wenn er etwas drauf hat, funktioniert seine Schaltungsidee vielleicht sogar. In der Regel wird aber nur abgekupfert, weil das Entwickeln sehr langwierig sein kann und nur wenigen Vergnügen bereitet. Die meisten wollen gleich eine funktionierende Schaltung. >Gibt es da auch herangehensweisen, wo man die Gleichung hat und danach >seine Schaltung aufbaut? Eher selten. Und wenn es eine bekannte Gleichung gibt, dann gibt es oft auch eine Schaltung dazu, die man dann wieder übernehmen kann. Als Beispiel nenne ich jetzt mal ein Linkwitz-Riley-Filter 4.Ordnung. In der Meßtechnik hat man manchmal auch zu realisierende "Gleichungen", also beispielsweise einen vorgegebenen Verstärkungs- oder Abschwächungsfaktor und vielleicht noch einen bestimmten Offset, wenn man beispielsweise einen Signalbereich in einen anderen transformieren muß, für einen µC oder ADC-Eingang. Beispielsweise die Wandlung des Spannungsabfalls eines Signalstroms von 4...20mA über einer 500R Bürde in ein 0...5V Signal für einen ADC-Eingang. Das kann man dann mit Standard-OPamp-Schaltungen direkt umsetzen. >Oder schaltet man dann immer einfach einen Impedanzwandler dazwischen? In der Audioelektronik und Mischpulten arbeitet man so. Die meisten OPamp-Schaltungen stellen das Signal ausreichend niederohmig zur Verfügung, sodaß oft von einer idealen Quelle ausgegangen werden kann. Deswegen verwendet man OPamps. Auch die Beschaltung ist sehr einfach. Der OPamp gestattet auch den modulmäßigen Aufbau von Schaltungen. Es ist keine schlechte Idee, mehr über OPamps zu lernen... Ansonsten sollten wir konkrete Schaltungen besprechen, nicht irgendwelche "Vierpole". So abstrakt hat man das dann in der Praxis auch nicht, es sei denn, man versucht eine Schaltung theoretisch zu verstehen, wie beispielsweise einen Pierce-Oszillator. >Außerdem: Wenn ich innerhalb einer komplexen Halbleiter-Schaltung nach >bekannten Strukturen suche und dabei einen Kondensator und einen >Widerstand in der gleichen Weise wie bei einem Tiefpass finde, kann ich >dann davon ausgehen, dass diese Bauteile, sich an der Stelle dann auch >wie ein Tiefpass verhalten? Nein. Das einzige was gleich ist, ist die mit steigender Frequenz abfallende Impedanz. Aber wie das in der konkreten Schaltung eingesetzt wird, ist oft verschieden. >Woher weiß ich, dass dieser Kondensator z.B. nicht nur Ladungen trennen >soll? Nur aus dem Zusammenhang.
Kai Klaas schrieb: > Ansonsten sollten wir konkrete Schaltungen besprechen, nicht > irgendwelche "Vierpole". So abstrakt hat man das dann in der Praxis auch > nicht, es sei denn, man versucht eine Schaltung theoretisch zu > verstehen, wie beispielsweise einen Pierce-Oszillator. Da kann ich nur zustimmen, möchte das mit dem Autofahren vergleichen: Du kannst nochsoviel Theorie von Motoren, Reifen, Getriebe, Physik Straßenverkehrsordnung .. lernen. Aber wenn du dann ein Auto selber lenkst, sieht die Welt wieder ganz anders aus. In der Praxis lernt man auch wichtige und unwichtige Dinge einer Schaltung zu beurteilen. So ist es z.B. in den meisten Fällen völlig uninteressant ob jetzt 3,0 oder 3,35 mA strom über den VCC-pin eines OP fließen. Aber die Verstärkung, also Ua/Ue ist sogut wie immer ein Punkt der beachtet werden muß.
Fritz schrieb: > Sehr zu empfehlen wäre ein Schaltungstechnik Buch. Tietze Schenk > Halbleiter-Schaltungstechnik war (und ist?) das Standardwerk dafür. Wobei es grad im Zusammenhang mit Grundlagen diskreter Schaltungen nicht die neueste Ausgabe sein muss, sondern eine ältere gebrauchte ausreicht.
DerKondensator3000 schrieb: > - In vielen Transistorschaltungen sehe ich Kondensatoren. Was mich > stört, ist, dass ich nicht weiß, wie man diese dann auslegt. Das weiss der Schaltungsentwickler im konkreten Einzelfall manchmal auch nicht, weil Gewohnheit. ;-) Ein krasses Beispiel dazu entstammt allerdings der Digitaltechnik. Die üblichen 100nF Stützkondensatoren beispielsweise streut man seit Jahrzehnten gewohnheitsmässig über die Schaltung, ohne dass die allermeisten Entwickler sich jemals darüber Gedanken gemacht haben, wann welcher Wert wo wirklich optimal wäre.
Zum grundsätzlichen Verständnis der Elektrotechnik empfehle ich Dir die VIDEO-Reihe auf http://ET-Tutorials.de
Ich kann dir "Elektronische Schaltungen" von Horst Wupper empfehlen. Dort wird der Uebergang von der Theorie zur Praxis sehr gut erklaert. Also, wie wird Frequenzanalyse, Approximation, Zweipole, Knotenanalyse benutzt um eine Schaltung zu entwerfen. Voransicht auch mit http://books.google.de Fuer den Einstieg auf alle Faelle geeigneter als der T/S.
> In meinem Maschinenbaustudium
Wenn du die progressive Feder kennst, kennst du auch nichtlineare
Bauelemente.
Studier' also richtig, dann wird das auch ein elektrotechnisches
Verständnis ergeben.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.