Guten Tag, ich würde mich gerne intensiver mit Analogdesign und
Schaltungstechnik auseinander setzen. Es würde mich sehr freuen wenn ich
ein paar Literatur Tipps oder andere Hinwise bekommen könnte.
Ich habe Elektrotechnik studiert und habe daher eine gewisse Basis auf
die ich aufbauen kann. Leider kam bei uns die Schaltungstechnik etwas
kurz und daher möchte ich nun selber nachhelfen. Das ganze deshalb, weil
ich mich oft erwische wie ich in Hobbyprojekten Schaltungsvorschläge aus
Datenblättern aufbaue oder verschiedene (halbwegs verstanden)
Grundschaltungen verkette um ein Ziel zu erreichen. Meine Vermutung ist,
dass mir etwas die Methodik und Intuition fehlt. Besonders bei
komplizierten Schaltungen die irgendwie selber an schwingen sollen oder
viele Rückkopplungen enthalten fehlen mir die Anhaltspunkte. Wenn es
darum geht Rauschanalysen zu machen stehe ich ziemlich auf dem Schlauch.
Ich wüsste nicht wie ich ein aktives Bauteil in diesem Hinblick
auswählen müsste, also welche Parameter wann die ausschlaggebenden sind.
Meine Vorgehensweise wäre nun:
- Kleinsignal Modelle und das umwandeln dazu besser zu verstehen
- Schaltungstechnisches Verständnis für z.B. den Aufbau von OpAmps (auf
Transistorebene) stärken
- Intensiv mit Signalflussgraphen auseinandersetzen
- Irgendwie das Thema rauschen (Strom, Spannung und Leistung) zu
demystifizieren
Als Literatur habe ich hier den Tietze Schenk. Den benutze ich oft wenn
ich etwas nachschlagen will. Meistens komme ich darüber entweder auf
Antworten oder auf Stichworte nach denen ich Suchen kann. Andere Bücher
wie "The Art of Electronics" wollte ich mir auch noch anschauen, da ich
gehört habe, dass diese etwas praktischer gestrickt sind.
Wie von dir erwähnt den Art of Electronics - Dritte Edition kaufen.
Deine Fragen werden darin ausführlich behandelt.
Ich persönlich halte es für extrem nützlich und für das beste
Elektronikbuch was ich mir bisher gekauft habe.
Rudi D. schrieb:> Was haben sie bisher gemacht?> Dann kann man bessere Tips geben.
Beruflich bislang nur Digitales. Überwiegend Mikrocontroller und FPGA
Themen.
Die Erwartungshaltung durch den Erwerb eines "Zweit"-Buches seine
Gesamtsicht wesentlich zu verbessern, wird wohl nicht erfuellt werden.
Beim Tietze-Schenk aenderten sich ja schon mit jeder Auflage die
Schwerpunkte. Und ein "Zweit"-Buch fuegt da dann dem Puzzlekasten nur
weitere 10000 Puzzleteile dazu.
Damit wird Gesamtbild immer ein Puzzle bleiben.
Leider ist aus dem Wald der periodischen Zeitschriften eine duenne
Lichtung geworden. Nur das Aufnehmen aller Facetten ergibt ueber
einen Zeitraum dann einen gewissen Blick auf das Ganze.
Der Tietze-Schenk ist ein guter Einstieg, der Inhalt wurde aber immer
wieder "modernisiert", zu Lasten der Grundlagen. Da lohnt es sich in
Antiquariaten nach älteren Versionen zu suchen.
Von Texas Instruments wurde unter SLOD006A das Buch "Op Amps For
Everyone" von Ron Mancini zum Download angeboten. Als meine Festplatte
den Geist aufgab, wollte ich das wieder neu herunterladen, fand es aber
nicht. Ich habe eine Mail an Texas geschickt und bekam einen Link, mit
dem ich es dann herunterladen konnte. Ich würde das einfach mal
versuchen.
Von National Semiconductors (jetzt von Texas Instruments aufgekauft)
wurde das Buch "Intuitive IC OP Amps - From Basics to useful
Applications" von Thomas M. Frederiksen herausgegeben. Das Buch gab es
später von McGraw-Hill, wird aber zur Zeit nicht mehr aufgelegt. Dieses
Buch nutze ich immer noch sehr intensiv. Auch hier lohnt sich das Suchen
in Antiquariaten.
Klassisch waren auch die "Application" Bücher von Texas Instruments wie
Linear Application Manual. Die müssten noch über die Uni Bibliotheken
ausleihbar sein. Da gibt es Grundschaltungen und
Dimensionierungshinweise z.B. für Filterschaltungen.
Die gesammelten Werke von Jim williams, Bob Pease oder Walt Jung (
https://mirror.waltjung.org/index.html ) sind auch zu empfehlen.
Download bei Analog Devices/LT und TI/NatSemi.
Der Entwickler des 555, Hans Camenzind, hat "Designing Analog Chips"
veröffentlicht:
http://www.designinganalogchips.com/
Günni schrieb:> Von Texas Instruments wurde unter SLOD006A
Später SLOD006*B*
> das Buch "Op Amps For> Everyone" von Ron Mancini zum Download angeboten. Als meine Festplatte> den Geist aufgab, wollte ich das wieder neu herunterladen, fand es aber> nicht. Ich habe eine Mail an Texas geschickt und bekam einen Link, mit> dem ich es dann herunterladen konnte. Ich würde das einfach mal> versuchen.
Das Buch, egal ob A oder B, scheint wirklich von TI versenkt worden zu
sein :-( Google sagt eine Stelle auf TI China haben sie aber vergessen
:-). Wer sich beeilen möchte:
https://e2echina.ti.com/cfs-file/__key/telligent-evolution-components-attachments/00-52-01-00-00-04-59-46/OP-amp-for-everyone.pdf
Was sehr empfehlenswert ist, sind die Application Notes der Hersteller.
Zu irgend was.
Buecher gibt es endlos. Wenn man denn Zeit haette.
Bei Analog ist man sehr schnell bei HF, ohne jetzt Stripline zu
verwenden.
Das Studium der Theorie mit TZ, etwas praxisnäher AoE und das der
Appnotes von Williams, Pease, Young (bei Jim Williams insbesondere der
Anhänge!) ist das eine. Dazu etwas LTSpice.
Aber wie die o.g. Autoren an diversen Stellen schreiben: Zum Schluß
zeigt sich alles in der Praxis. Also:
Baue analoge Schaltungen, (welche ist erstmal egal)
dann entwickele sie nach Deinen Ansprüchen weiter.
Neben den Lehrbüchern usw. ist es äußerst ratsam, die Schaltpläne
älterer elektronischer Geräte ganz genau nachzuvollziehen, bis man die -
teils mehrfachen - Funktionen jedes Bauelements halbwegs verstanden hat.
Bei modernen Geräten sind diese Schaltpläne nicht mehr verfügbar, und
wenn man sie doch bekommen sollte, ist das meiste doch in komplexen ICs
verborgen. Ich empfehle daher eher die Schaltpläne von Fernsehgeräten
aus den späten 1970er bis frühen 1980er Jahren. Damals waren die alten
Elektronenröhren verbannt worden, aber man hat noch nicht alles mit
Transistoren zugeschüttet, sondern wirklich das allerletzte aus den
Transistoren herausgeholt. Ähnlich lehrreich sind Audiogeräte aus der
Zeit, wie z.B. Radios und Verstärker.
Lehrbuchschaltungen vereinfachen häufig viel zu stark, weil sie nur die
jeweils diskutierte Thematik darstellen, aber nicht den
Gesamtzusammenhang.
Interessant sind dann auch Vergleiche zwischen den alten und neuen
Schaltungskonzepten. Früher wurden die Geräte mit Unmengen an Trimmpotis
und Trimmkondensatoren abgegliche, und dieser Abgleich musste ein
Geräteleben lang halten. Ggf. fand man auch analogen Rechenfunktionen,
die man heutzutage im Microcontroller erledigen würde. A/D-Wandler waren
sehr teuer und grottenschlecht, und um nicht zu viel Wandlerauflösung zu
verlieren, wurden die Signale auf analogem Wege auf den vollen
Eingangsspannungsbereich skaliert. Heutzutage ist es wesentlich
einfacher und um Größenordnungen präziser, einfach nur einen Bruchteil
des Wertebereichs auszunutzen und dafür einen höher auflösenden Wandler
einzusetzen.
Henrik V. schrieb:> Das Studium der Theorie mit TZ, etwas praxisnäher AoE und das der> Appnotes von Williams, Pease, Young (bei Jim Williams insbesondere der> Anhänge!) ist das eine. Dazu etwas LTSpice.>> Aber wie die o.g. Autoren an diversen Stellen schreiben: Zum Schluß> zeigt sich alles in der Praxis. Also:> Baue analoge Schaltungen, (welche ist erstmal egal)> dann entwickele sie nach Deinen Ansprüchen weiter.
Ich gebe mal meinen Senf dazu...
Alle diese Bücher und Appnotes sind sehr gut und interessant,
aber kaum noch praxisrelevant! Da wird viel Kult betrieben.
Die Elektronik hat sich (tata) weiterentwickelt, und spezialisiert.
Autoelektronik ist was völlig anderes als Konsumelektronik, oder
Industrieelektronik.
Die Preisstruktur und die Fertigung ist völlig umgekrempelt worden.
Die Verzahnung zwischen HW, FW und Software ist entscheidend.
Schnittstellen und Vernetzung sind viel wichtiger.
Die Schaltungsvielfalt ist deutlich zurückgegangen,
übriggeblieben sind eine Handvoll effektiver Grundschaltungen.
Kosten anhand einzelner Bauteile oder Grundschaltungen
zu optimieren zahlt sich nicht mehr aus.
Wichtig ist den richtigen IC zu kennen.
Heute setzt der Elektronikentwickler oft nicht mal mehr einen ADC ein,
sondern einen PGA, der das komplette analoge Frontend beinhaltet,
oder einen uC mit integriertem ADC/DAC.
Es baut auch keiner mehr einen Ausgangsverstärker, der +-20 Volt kann,
sondern +-5 Volt reichen völlig, dafür gerne auch mit 100 MHz.
Alles hochintegriert, die Grundschaltungen bekommt der Entwickler
nicht mehr zu Gesicht.
Ditto die Schnittstellen, alles digitale Protokolle, die ICs benötigen.
Man braucht sich nur mal die Zerlegungsvideos moderner Messgeräte
auf eevblog.com anzuschauen. Da gewinnt man viel eher einen
Eindruck, wie heute entwickelt wird, und auf was es ankommt.
Es macht keinen grossen Sinn, AoE, TS und 30 Jahre alte Appnotes
zu studieren, ausser man ist museal veranlagt.
Sehr schön sieht man das an den unzähligen veralteten Tabellen im AoE,
2/3 der Bauteile dort gibt es nicht mehr zu kaufen.
Nicht nur, dass es den Typ nicht mehr gibt, es gibt auch viele
diskrete Bauteile nur in sehr geringer Vielfalt wie JFets oder PNP.
Wir sind gerade mitten in einer kleinen Elektronikrevolution, wo am Ende
nur mehr hochintegrierte Bauteile und Module übrigbleiben,
97/100 davon werden mehr oder weniger Digital sein.
Udo K. schrib
> Alle diese Bücher und Appnotes sind sehr gut und interessant,
aber kaum noch praxisrelevant! Da wird viel Kult betrieben.
Volle Zustimmumg. In den alten "application notes" werden Probleme oft
noch mit Transistorgräber gelöst. Dafür gibt es heutzutage wesentlich
bessere Gesamtlösungen mit ICs.
Udo K. schrieb:> Wir sind gerade mitten in einer kleinen Elektronikrevolution, wo am Ende> nur mehr hochintegrierte Bauteile und Module übrigbleiben
Bla Bla.
So lange Digitalschaltkreise maximal 5V, oder nur noch 3.3V oder 1.8V
abkönnen, wird immer ein Interface zur realen Wert notwendig bleiben,
und das wird mit diskreten Bauteilen realisiert, sogar mehr als je
zuvor, ULN2003 etc. verschwinden und werden gegen flexibler einsetzbare
Einzeltransistoren ersetzt. Vonwegen hochintergriert, höchstens in Form
eines smart high side switches.
Ob es also um 230V~, um Leistungselektronik, oder um EMV robuste
Interfaces zur realen Welt geht, ohne diskrete Teile geht es nicht und
selbst wenn nur Digitalsignale übertragen werden, sind Kenntnisse im
Hochfrequenzdesign nötig damit EMV Effekte beherrscht werden können.
Es ist oftmals sogar erschreckend, wenn man in reale Geräte hineinsieht,
wie viele Bauteile dort noch verbaut werden, weil man die Investition
scheut, ein custom IC anfertigen zu lassen, und die time-to-market dann
auch zu lang wäre.
Kann schon sein, daß die Feinheiten der analogen Elektronik heutzutage
in der Praxis nicht mehr die Rolle spielen wie früher. Aber es ist
interessant und spannend! Und jeder der sich für Elektronik interessiert
sollte in der Lage sein einen simplen Transistorverstärker zu berechnen.
Ich lese nach wie vor gerne die Schriften von Bob Pease & Co. Und ich
schaue mir gerne Schaltungen aus den 60ern an, oder noch ältere mit
Röhren. So eine Schaltung hat schon eine Ästhetik an sich und es macht
Freude sich darin zu versenken und sie geistig zu durchdringen.
Beispiel: ein UKW-Tuner Ende der 50er-Jahre. Das war High-Tech der
damaligen Zeit. Die Schaltungen ähneln sich alle (ECC85 in Gitter- oder
Zwischenbasisschaltung) weil es an diesem Punkt nicht viel weiter zu
entwickeln gab, dann kam der Transistor. Aber es sind eben die
Feinheiten der Schaltungen (z.B. Neutralisation, Temp.-Kompensation) die
sie interessant und auch heute noch lehrreich machen.
Heutzutage gibt es für fast alles ein passendes IC samt
Applikationsvorschlägen. Da ist viel KnowHow verloren gegangen. Meine
Hochachtung vor den Entwicklern damals!
Udo K
> Die Schaltungsvielfalt ist deutlich zurückgegangen,
übriggeblieben sind eine Handvoll effektiver Grundschaltungen.
Kosten anhand einzelner Bauteile oder Grundschaltungen
zu optimieren zahlt sich nicht mehr aus.
Wichtig ist den richtigen IC zu kennen.
Soll ich jetzt sagen : Bub, dir fehlt der Ueberblick.
Ja. Das mach ich mal. Denn dem ist nicht so.
Richtig ist, dass sich alles sehr schnell entwickelt. Die Anforderungen
sind aber auch ganz anders.
Das Consumersegment ist sehr schnelllebig, erreicht schnell sehr hohe
Stueckzahlen, und Lebensdauer ist nicht so relevant. Die hohe
Anforderung in diesem Segment sind mit zunehmender Stueckzahl der Preis.
Die Spezialitaet eines meiner Kollegen ist die Vereinfachung von
Schaltungen. Der ersetzt eine deiner hochoptimierten OpAmp-irgendwas
Schaltungen durch einen einzigen Transistor.
Dann gibt es Automotive. Das Mantra dort : Zuverlaessigkeit,
Lebensdauer, Lieferbarkeit, Standardisierungen, Normen. Mehr kann ich
dazu nicht sagen, nicht mein Gebiet.
Industrieelektronik sollte auch ins Segmente unterteilt werden. Bevor
die irgendwas anfasst. Die Mantren : Zuverlaessigkeit, Lebensdauer,
Lieferbarkeit, Standardisierungen, Normen. Je nach Branche aendert die
Reihenfolge. Waehrend sich Automotive allenfalls leisten kann, nach N
Jahren zu sagen, dieses Modul wird nicht mehr unterstuezt, gibt es
Industrieanwendendungen, wo man das zwar sagen kann, das Modul aber
trotzdem einiges ueber 10 Jahre laufen sollte.
Wir lassen hier Elektronik laufen, welche ueber 20 Jahre alt ist. Die
Elektronik dabei ist noch neu, die Software veraltet.
Dann gibt es noch Medical. Dort ist Sicherheit, Normen,
Zuverlaessigkeit, Lebensdauer wichtig. Weiteres kann ich dazu nicht
sagen.
..
Nun ist es nicht so, dass diese Segmente scharf waeren, es gibt auch
Ueberschneidungen. Je nachdem hat man verschiedene Anforderungen an
Kosten, an Lieferbarkeit, ..
Einfach ein paar Chip.. so geht's nicht.
MaWin schrieb:> Udo K. schrieb:>> Wir sind gerade mitten in einer kleinen Elektronikrevolution, wo am Ende>> nur mehr hochintegrierte Bauteile und Module übrigbleiben>> Ob es also um 230V~, um Leistungselektronik, oder um EMV robuste> Interfaces zur realen Welt geht, ohne diskrete Teile geht es nicht und> selbst wenn nur Digitalsignale übertragen werden, sind Kenntnisse im> Hochfrequenzdesign nötig damit EMV Effekte beherrscht werden können.
Gerade bei 230 Volt und Stromversorgung sieht man den Trend sehr gut.
Kaum ein Neugerät, bei dem der Schaltwandler nicht von der
Stange kommt. Da wird nicht viel selbstentwickelt.
Die paar diskreten Transistoren mit Pull-Up oder der PI Filter sind
jetzt auch nicht die grosse analoge Herausforderung...
>> Es ist oftmals sogar erschreckend, wenn man in reale Geräte hineinsieht,> wie viele Bauteile dort noch verbaut werden, weil man die Investition> scheut, ein custom IC anfertigen zu lassen, und die time-to-market dann> auch zu lang wäre.
Ja, im Kern sind viele Geräte noch immer wie in den 90'ern aufgebaut.
Wenn es einmal funktioniert, wird nicht viel daran geändert.
Es gibt aber viel digitale Zusatzfeatures, mit denen man sich
hervorhebt,
und die wahrscheinlich 5x so viel Entwicklungszeit verbraten.
Mal einwerfen schrieb:> Nun ist es nicht so, dass diese Segmente scharf waeren, es gibt auch> Ueberschneidungen. Je nachdem hat man verschiedene Anforderungen an> Kosten, an Lieferbarkeit, ..>> Einfach ein paar Chip.. so geht's nicht.
Natürlich geht es so nicht. Du musst schon wissen, welche Chips
wohin sollen, und wer die herstellt.
Natürlich braucht man auch weiterhin den einen oder anderen
Opamp oder Komparator. Aber im grossen und ganzen
ist das alles eher auf einer Lego-Systemebene angesiedelt.
Aber das klassische Analogdesign wie von Bob Pease oder Jim Williams
beschrieben ist schon seit den 90'ern tot.
Das wird nur mehr von den vielen Enthusiasten
im Audio- und Bastlerbereich zelebriert.
Der Bastlerbereich hat sich davon aber schon verabschiedet,
die Audiofraktion braucht noch 5 Jahre.
Am ehesten findest du sowas noch bei den Chipdesignern, das sind
die letzten die sich noch mit Transistoren herumschlagen.
Und dort sind es in der Regel auch keine bipolaren mehr,
und Bleistift und Zettel kennen die auch nur mehr von hörensagen.
Ich will da jetzt nicht zu negativ rüberkommen!
Es gibt genug interessante Herausforderungen in der Elektronik
Entwicklung.
Aber die liegen meiner Meinung nach mehr im Systemdesign,
der Aufteilung in Module mit ihrer Funktionalität und Schnittstellen.
Den Sensoren, und in der Signalverarbeitung und Firmware.
Was macht man noch analog, was besser digital?
Wie testet man, und wie bringt man das überhaupt ins Leben?
Ist für mein Produkt mit den Features überhaupt noch ein Markt da?
Aber einzelne Transistorverstärker kommen da eher selten vor, die
Komplexität hat sich ja auch um mindestens einen Faktor 100 nach
oben verschoben.
Kann sich jemand vorstellen, dass heute noch ein Startup
mit einem simplen Wien Oszillator (HP) gross rauskommt?
Udo K. schrieb:> Aber das klassische Analogdesign wie von Bob Pease oder Jim Williams> beschrieben ist schon seit den 90'ern tot.> Das wird nur mehr von den vielen Enthusiasten> im Audio- und Bastlerbereich zelebriert.> Der Bastlerbereich hat sich davon aber schon verabschiedet,> die Audiofraktion braucht noch 5 Jahre.
Finde ich nicht! Ist eher ein spezieller Bereich der Elektronik. Wird
aber immer seine Berechtigung haben. Gerade im Audiobereich (wie kommst
Du auf die Annahme '5 Jahre')? Wird immer rein analoge Verstärker im
Audiobereich geben, aber auch generell analoge Schaltungen.
Mohandes H. schrieb:> Udo K. schrieb:>> Aber das klassische Analogdesign wie von Bob Pease oder Jim Williams>> beschrieben ist schon seit den 90'ern tot.>> Das wird nur mehr von den vielen Enthusiasten>> im Audio- und Bastlerbereich zelebriert.>> Der Bastlerbereich hat sich davon aber schon verabschiedet,>> die Audiofraktion braucht noch 5 Jahre.>> Finde ich nicht! Ist eher ein spezieller Bereich der Elektronik. Wird> aber immer seine Berechtigung haben. Gerade im Audiobereich (wie kommst> Du auf die Annahme '5 Jahre')? Wird immer rein analoge Verstärker im> Audiobereich geben, aber auch generell analoge Schaltungen.
Bis auf den High-End Bereich ist schon alles Klasse-D.
Und im High-End Bereich haben auch schon die ersten Firmen umgestellt.
Es ist auch mir bekannt, dass es heute für viele Aufgaben
Standardlösungen gibt, die man einkaufen und kombinieren kann. Ich habe
aber auch immer wieder erlebt, wie Leute an recht einfachen
Fragestellungen scheiterten, nur weil es dafür keine fertige Lösung gab.
Für neue Fragestellungen benötigt man Grundlagenwissen. Und das findet
man am besten in älteren Werken. Ich werde immer mal wieder um Hilfe
gebeten, weil irgend etwas nicht so klappt. Und meist war die Ursache
fehlendes Verständnis der Grundlagen. Das macht den Unterschied zwischen
einem Entwickler und einem Bastler. Klingt vielleicht überheblich, ist
aber nicht so gemeint. Ich bastele gern und habe so auch schon viel zum
Laufen gebracht. Wenn aber Produkte reproduzierbar sein sollen, kommt
man um Toleranzrechnungen u.ä. nicht herum, sonst macht man sehr schnell
eine Bauchlandung. Gute Entwickler brauchen ein sehr gutes profundes
Grundlagenwissen.
