Analyse linearer elektrischer Netzwerke

Die Analyse elektronischer Schaltungen ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik und u.a. die Grundlage zum tieferen Verständnis des Schaltungsverhaltens im Zeit- und Frequenzbereich. Von wesentlichem Interesse ist hierbei das Übertragungsverhalten eines Netzwerks. Hierzu gibt es eine Reihe klassischer Methoden, die oft auf der Grundlage der Knotenanalyse (Knotenpotenzialverfahren) basieren. Dieses wichtige Instrument hat vor allem den Vorteil der leichten Programmierbarkeit, weshalb die hier vorgestellten Verfahren der Netzwerkanalyse auch in Software zur Schaltungssimulation zu finden sind.

Im Anschluss an eine kurze Wiederholung der elektrotechnischen Grundlagen aus der Netzwerktheorie werden zunächst die Vierpolgleichungen passiver elektrischer Netzwerke eingeführt und ausführlich diskutiert, um dann in einem weiteren Schritt linearisierte aktive Verstärkerelemente in die Analyse mit einzubeziehen. Die Berechnungsergebnisse beschreiben somit das Kleinsignalverhalten der jeweiligen Schaltung in einem Arbeitspunkt mit der sogenannten AC-Analyse. In modernen Programmen zur Schaltungssimulation gibt es ein umfangreiches Angebot auf numerischen Verfahren basierenden Lösungsmethoden. So entwickelt sich beispielsweise die Lösung einer Übertragungsfunktion eines Netzwerkes iterativ, ohne dass es eine Gleichung gibt, die dem Entwickler das Verhalten gewissermaßen auf einen Blick liefert. Auf dem im vorliegenden Buch „Analyse linearer elektrischer Netzwerke“ beschriebenen Vorgehen können geschlossen mathematische Zusammenhänge bzw. Gesetzmäßigkeiten ermittelt und somit das Schaltungsverhalten weiterführend mit dem gesamten Apparat der Ingenieurmathematik diskutiert werden. Idealerweise wird diese Formelmanipulation nicht auf dem Papier sondern mit geeigneter Mathematik-Software durchgeführt.

Das vorliegende Lehrbuch wendet sich an Studenten in elektrotechnisch geprägten Studiengängen an der Siemens Technik Akademie, Fachhochschulen und Universitäten, sowie an in der Praxis stehende Techniker, Industrietechnologen und Ingenieure, die sich in die dargestellten Grundlagen einarbeiten wollen. Die mathematischen Voraussetzungen liegen im Bereich der linearen Algebra, insbesondere der Lösung von Gleichungssystemen auf der Basis der Matrizenrechnung, sowie der Kenntnis der Rechenvorschriften für komplexe Zahlen.

Die Inhalte können durch ausgewählte Übungsaufgaben aus den Gebieten Übertragungstechnik und Regelungstechnik vertieft werden, deren Lösungen ausführlich im Anhang erklärt sind. Der Anhang enthält neben dem Literatur- und dem Stichwortverzeichnis eine kurze Zusammenfassung zu den Gebieten Bipolartransistor und Operationsverstärker.