Table Of ContentGottfried Fritzsche
Entwurf aktiver Analogsysteme
REIHE WISSENSCHAFT
Die REIHE WISSENSCHAFT ist die wissenschaftliche
Handbibliothek des Naturwissenschaftlers und
Ingenieurs und des Studenten der mathematischen,
;naturwissenschaftlichen und technischen Fächer.
Sie informiert in zusammenfassenden Darstellungen
über den aktuellen Forschungsstand in den exakten
Wissenschaften und erschließt dem Spezialisten den Zugang
zu den N achbardisziplinen.
Gottfried Fritzsche
Entwurf
aktiver Analogsysteme
Netzwerke III
Mit 58 Abbildungen
und 28 Tafeln
Springer Fachmedien Wiesbaden
GmbH
Verfasser:
Prof. Dr. Gottfried Fritzsche
Hochschule fiir Verkehrswesen "Friedrich List", Dresden
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Fritzsche, Gottfried:
Netzwerke 1G ottfried Fritzsche.
(Reihe Wissenschaft)
3.-+ Fritzsche, Gottfried: Entwurf aktiver
Analogsysteme
Fritzsche, Gottfried:
Entwurf aktiver Analogsysteme 1G ottfried
Fritzsche.
1
(Netzwerke Gottfried Fritzsche; 3)
(Reihe Wissenschaft)
ISBN 978-3-528-06864-6 ISBN 978-3-663-14135-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-14135-8
1980
Alle Rechte vorbehalten
©Springer Fachmedien Wiesbaden 1980
Urspriinglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH,
Braunschweig 1980
Softcover reprint ofthe hardcover lst edition 1980
ISBN 978-3-528-06864-6
Vorwort
In diesem Band werden die Analyse und der Entwurf
aktiver Analognetzwerke, der als Querschnittsaufgabe
für die Elektrotechnik, die Informationstechnik, für
die Regelungstechnik und für die elektronische Meß
technik besondere Bedeutung hat, aufbauend auf den
Ergebnissen der WTB-Bände
Grundlagen und Entwurf passiver Analogzweipole,
Netzwerk I
Entwurf passiver Analogvierpole, Netzwerke II
besprochen.
Inhaltlich wird zunächst auf RO-aktive Netzwerke
als moderne Realisierungsvariante hingewiesen und
danach auf die Anschlußbedingungen zur passiven Tech
nik. Vergleichsweise breit werden die "aktiven Elemente"
und die Analyseverfahren besprochen. Anhand der
dargelegten Gesetze ist es möglich, sowohl manuell
(bei einfacheren Aufgaben) als auch mit Hilfe von daraus
ableitbaren Rechenprogrammen rationell zu Resultaten
zu gelangen. Aufgenommen sind in diesem Hauptabschnitt
Probleme der Stabilitätsbeurteilung, und es werden
schon angemessen die Begriffe Toleranzempfindlichkeit
und Anfachung einbezogen. Die Wirksamkeit und Nütz
lichkeit dieser Kenngrößen wird anhand einer Gegen
überstellung der RO-Resonatoren demonstriert. Im
Hauptabschnitt Netzwerkentwurf werden typische Appro
ximationsansätze und (katalogisierte) -ergebnisse vor
gestellt, die eine originelle Ergänzung zu herkömmlichen
Möglichkeiten sind. Schwerpunkt sind die RO-aktiven
Realisierungsmethoden
6 Vorwort
Kaskadentechnik und
Direkte Technik (basierend auf passiven Bezugsnetz
werken bzw. ausgeführt als mehrfachgekoppelte An
ordnungen).
Infolge ihrer Übersichtlichkeit und des ausgereiften
Standes bezüglich ihrer Resultate kommt nach wie
vor der zuerst genannten Möglichkeit dominierende
Bedeutung in der Praxis zu. Trotzdem werden auch die
Varianten der direkten Realisierung, speziell das univer
selle Konverterkonzept und die Multi-loop-feedback
(oder kurz: MLF-)Methoden, bis zu durchgerechneten
Anwendungsbeispielen entwickelt, · da sie prinzipiell
leistungsfähiger sind. Wie schon in den vorangegangenen
Bänden will die vorliegende Darstellung sowohl über
blicksmäßig in das Fachgebiet einführen als auch leit
fadenmäßig wesentliche Ergebnisse bereitstellen. Deshalb
wird mit Strichzeichnungen, Tafeln - vorzugsweise
in Form von Arbeitsblättern - und Wertungen nicht
gespart. So soll der Lernende und der in der .Praxis tätige
Wissenschaftler befähigt werden, unkompliziert zum
Kern der Sache vorzudringen. Da der Umfang sehr
begrenzt ist, wird es als natürlich angesehen, wenn
der Leser bei Bedarf auf zusätzliche Spezialliteratur
(die genannt wird) zurückgreift.
Das Buch wendet sich an Studenten der elektrotechni
schen und der mathematisch-physikalischen Fachrich
tungen. Es ist auch neben den Vorlesungen als Repeti
torium nützlich. Absolventen, di~ schon längere Zeit
in der Praxis tätig sind, können sich damit einen Überblick
verschaffen und Kenntnisse auffrischen. Gewinn wird
es ferner dem Leser bringen, der Fundamentalmethoden
in gespeicherter Form für die Lösung praktischer Auf
gaben und Anwendungen sucht.
In die Abfassung sind zahlreiche Resultate aus Arbeiten
meiner Mitarbeiter und Schüler eingeflossen. Dafür und
für die vielen klärenden Fachgespräche möchte ich allen
Beteiligten herzlich danken. Herausragend ist der
Einsatz und der Beitrag von Herrn Dr. V. SEIDEL, der
Vorwort 7
selbständig zu Fragen der Knotenspannungsanalyse
und der Kaskadentechnik seine reichen Erfahrungen
zur Verfügung gestellt hat. Ihm gilt deshalb besonderer
Dank.
Frau D. PRIEBST hat durch die gewissenhafte Rein
schrift einen wichtigen Beitrag erbracht. Frau Dipl.-Phys.
G. LAGOWITZ hat mir in bewährter Weise als Lektorin
zur Seite gestanden. Auch hierfür ein herzliches Danke
schön.
Dresden, Mai 1978 GOTTFRIED FRITZSCHE
Inhaltsverzeichnis
0. Einleitung und Einordnung . . . . . . . . . 11
0.1. RC-aktive Netzwerke al~ moderne Realisierungs
variante . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
0.2. Kurze Literaturübersicht . . . . . . . . . . 12
0.3. Besonderheiten der aktiven Analogschaltungen 15
1. Analyse RC-aktiver Netzwerke . 17
1.1. Aktive Elemente 17
1.1.1. Zweipole ... . 17
1.1.2. Vierpole .... . 20
1.1.2.1. Gesteuerte Quellen 20
1.1.2.2. Operationsverstärker 24
1.1.2.3. Übersetzervierpole . 30
1.1.3. Übersetzer-6-Pole . . 40
1.1.4. RC-Resonatoren . . . 51
1.2. Praktische Analysemethoden . 63
1.2.1. Topalogische Grundbegriffe 64
1.2.2. Analyseverfahren . . . . 68
1.2.2.1. ~rinzipielle Möglichkeiten . 68
1.2.2.2. Knotenspannungsanalyse . 69
1.2.2.3. Analyse mit der Zustandsbeschreibung 76
1.3. Praktische Stabilitätsbeurteilung 81
1.3.1. Systemtheoretische Stabilität. 82
1.3.2. Empfindlichkeit . . . . . . . 82
1.3.3. Anfachung ......... . 89
1.3.4. Klassifizierung der RC-Resonatoren. 91
2. Entwurf RC-aktvier Netzwerke. 95
2.1. Zulässige Funktiahen . . . . . . . 95
2.2. Approximationen ........ . 99
2.2.1. Besonderheiten bei aktiven Realisierungen . 99
2.2.2. Gütearme Filterapproximationen . 100
2.3. Realisierungen 114
2.3.1. Einführung . . . . . . . . . . 114
10 Inhaltsverzeichnis
2.3.2. Kaskadenrealisierungen ........... 119
2.3.2.1. Funktionsblöcke zweiten Grades mit einem Ver-
stärker . . . . . . . 120
2.3.2.1.1. Prinzipielles . . . . . . . . . . . . 120
2.3.2.1.2. Inversionsschaltungen . . . . . . . . 127
2.3.2.1.3. Empfindlichkeit und Güteanfachung . 138
2.3.2.1.4. Erzeugung von Übertragungsnullstellen 149
2.3.2.2. Funktionsblöcke zweiten Grades mit mehreren
Verstärkern . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.3.2.3. Praktische Probleme und Anwendungen . . . . 159
2.3.3. Realisierungen basi~rend auf Bezugsnetzwerken 164
2.3.3.1. Prinzipielles . . . . . . . . . . . . . 164
2.3.3.2. Realisierung von Konverternetzwerken . 169
2.3.3.3. Praktische Probleme und Anwendungen . 178
2.3.4. Realisierungen mit Mehrfachkopplungen . 183
2.3.4.1. Prinzipielles . . . . 183
2.3.4.2. FLF-Realisierungen. . . . . . . . . . 194
2.3.4.3. LF -Realisierungen . . . . . . . . . . 198
2.3.4.4. Praktische Probleme und Anwendungen . 202
Literaturverzeichnis. 207
Symbolverzeichnis . 216
Bachwortverzeichnis. 220
