Halbleiter-Schaltungstechnik

Viele Elektroniker beantworten die Frage nach ihrem Lieblingsbuch entweder mit "Art of Electronics" oder Tietze und Schenk. Dass Letzteres in der mittlerweile fünfzehnten Ausgabe vorliegt, nimmt heise Developer als Anlass für einen kleinen Vergleich.

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Halbleiter-Schaltungstechnik

Ulrich Tietze, Christoph Schenk, E. Gamm
Halbleiter-Schaltungstechnik

15. Aufl., Springer Vieweg
1815 S., € 99,95
ISBN 978-3662483541

Sowohl die "Art of Electronics" von Horowitz und Hill als auch Tietze und Schenks "Halbleiter-Schaltungstechnik" überfordern mit ihrem stolzen Umfang die auf 1200 Gramm begrenzte Präzisionswaage des Autors. Tietze und Schenk kommen in der aktuellen Ausgabe auf 1800 Seiten – die zum Vergleich vorliegende zwölfte Ausgabe ist nur 1600 Seiten stark.

Die Mathematik im Mittelpunkt

Tietze und Schenk unterteilen ihr Werk seit der zwölften Ausgabe in drei Teile. Der erste Abschnitt behandelt die Grundlagen diverser Bauteile und mischt dabei digitale mit analogen Schaltkreisen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit zahlreichen Applikationsschaltungen ohne Berücksichtigung der verwendeten Technologie. Der dritte Teil dringt schließlich in den Bereich der Nachrichtentechnik vor.

Ein Blick auf die Titelseiten der beiden Werke zeigt die unterschiedliche Ausrichtung: Horowitz und Hill versprechen eine Besprechung der "Hohen Schule der Elektronik", während die Deutschen ihren Fokus auf das Verständnis der Halbleiterelektronik legen. Das zeigt sich bereits im Aufbau der Einleitung: Tietze und Schenk beginnen ihre Betrachtungen mit dem Verhalten von Dioden; Grundlagen zu Widerstand, Spannung und Co finden sich nur in einem Anhang am Ende des Werks. Die Autoren arbeiten dabei und im weiteren Verlauf durchweg mathematisch: Nach einer textuellen Einführung in das Verhalten der Diode folgt die Vorstellung mehrerer Berechnungsmodelle zur Simulation. Erst danach folgen erste Grundschaltungen.

Nach der Abarbeitung eines jeweiligen Kapitels verstehen die Leser, wie sich das jeweilige Bauteil verhält – praktische Anwendungen fehlen zu dem Zeitpunkt jedoch. Das fällt besonders bei der Behandlung von Bipolar- und Feldeffekttransistoren auf: Die Vorstellung mehrerer mathematischer Modelle nimmt viel Platz in Anspruch. Wer schnell nach einer Schaltung sucht, tut sich schwer, weil Anwendungen teilweise erst einige Kapitel später erklärt werden. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass das Buch Themen wie Spannungsregelung in einem Block erklärt.

Freunde der Computersimulation freuen sich über die detailreichere Besprechung von PSPICE mit kleineren Beispielen Horowitz und Hill geben zu dem Thema weniger Informationen. Ein nettes Extra ist ein Anhang mit Halbleiterherstellern, der das Nachvollziehen der Übernahmen ermöglicht – wer den Halbleitermarkt nicht permanent verfolgt, weiß beispielsweise nicht unbedingt, dass Dallas mittlerweile komplett in Maxim aufgegangen ist.

Theorie statt Anwendungen

Die unterschiedliche Vorgehensweise zeigt sich auch im Kapitel zu Phasenregelschleifen (PLLs). Die Bauteile sind unter anderem durch Rigols Probleme mit der Implementierung einer solchen im DS1054Z (Stichwort Yaigol) in aller Munde. Horowitz und Hill spendieren 20 Seiten mit Fokus auf Anwendungen, während Tietze und Schenk wesentlich mehr Aufwand in die theoretische Erklärung investieren.

Horowitz und Hill handeln in ihrem Werk sowohl Grundlagen der Elektronik (Thevenin, Widerstände, etc) als auch Microcontroller-Technik ab: Themen wie I²C (Inter-Integrated Circuit) oder SPI (Serial Peripheral Interface) sucht man bei Tietze Schenk vergeblich. Die Deutschen kompensieren das mit einem umfangreichen Abschnitt zur Nachrichtentechnik. Wer sich beispielsweise schon immer nach der Rolle der von seinem Netzwerkanalysators angezeigten S-Parameters gefragt hat, wird – dank der Zusammenarbeit mit Eberhard Gamm – erstklassig bedient. Das gilt auch für das Kapitel zu Mischern, das eine umfangreiche Abhandlung sowohl aktiver als auch passiver Schaltkreise enthält.

Kopf an Kopf liegen die beiden Werke im Bereich der Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer: Horowitz und Hill zeigen mehr exotische Schaltungsvarianten (Stichwort: Erfassung von Stromfluss), während Tietze und Schenk auf Themen wie Nyquist und Aliasing genauer eingehen. Ein weiteres nettes Detail ist die Abhandlung von Akkumulatoren und der dazugehörenden Ladetechnik: Tietze und Schenk geben sowohl theoretische Erklärungen als auch Verweise auf IC-Hersteller. Andererseits kommt das Thema ESD-Schutz (elektrostatische Entladungen) bei Tietze und Schenk überhaupt nicht zur Sprache, während Horowitz und Hill in der dritten Ausgabe zumindest einige Beispiele vorbringen.

Neues in der Fünfzehnten

Tietze und Schenk bewerben die Überarbeitung des Kapitels zu aktiven Filtern. Im Vergleich zur zwölften Ausgabe fällt auf, dass sie die mathematischen Grundlagen noch detaillierter behandelt und weniger Vorkenntnisse voraussetzt.

Ein weiteres nettes Detail ist die Erweiterung des Index, der nun wesentlich umfangreicher ausfällt. Zudem gibt es mit dem auf der Webseite herunterladbaren tsindex eine Applikation, die den Volltext des Werks durchsucht und den Index zusätzlich erweitert.

Während Horowitz und Hill die 3. Ausgabe ihres Werks - wohl zwecks Ankurbelung des Verkaufs des Add-ons - radikal ausmisteten, wird der Tietze Schenk über die Jahre kontinuierlich umfangreicher. Nennenswerte Streichungen findet man nur im Vergleich zu sehr alten Versionen: Beispielsweise findet sich in der sechsten Auflage ein Kapitel zum Aufbau von Mikrocomputersystemen, das mittlerweile ersatzlos unter den Tisch gefallen ist. Eine weitere Kürzung ist das in der zwölften Ausgabe enthaltene dedizierte Kapitel zu Kippschaltungen, das die Autoren nun nebenbei abhandeln.

Fazit

Tietze, Schenk und Gamm – warum wird Eberhard Gamms Arbeit immer unterschlagen – und die "Art of Electronics" haben unterschiedliche Zielsetzungen: Wenden sich die Amerikaner primär an Praktiker, geht das bei Springer erschienene Werk mathematisch und physikalisch in die Tiefe. In einer idealen Welt würden die beiden Bücher in einem Bundle angeboten: Zum schnellen Nachschlagen ist die "Art of Electronics" besser geeignet, während tiefergehende Diskussionen des Bauteilverhaltens nur bei Tietze und Schenk möglich sind.

Das Aussprechen einer Empfehlung wird dadurch erschwert, dass die dritte Ausgabe der "Art of Electronics" eine 1.2 Kilogramm schwere und rund 80 Euro teure Werbung für das zusätzliche Buch mit den fehlenden Informationen ist: Wer sich im amerikanischen Werk über die Verweise auf die (bisher nicht einmal veröffentlichten) "X-Chapters" geärgert hat, verzeiht Tietze und Schenk die eine oder andere Langatmigkeit. Eine gelungene Kombination für Elektroniker mit Grundlagenwissen ist eine ältere Ausgabe der "Art of Electronics" mit einem aktuellen Tietze und Schenk (ab der 12. Auflage) und einem Buch zur Mikrocontrollertechnik. (rme)

Tam Hanna
befasst sich seit der Zeit des Palm IIIc mit Programmierung und Anwendung von Handheldcomputern. Er entwickelt Programme für diverse Plattformen, betreibt Onlinenews-Dienste zum Thema und steht für Fragen, Trainings und Vorträge gern zur Verfügung.