Elektronik II (2V1Ü) - SS14

(G. Kemnitz)

Analyse, Simulation und Entwurf elektronischer Schaltungen.

Fortsetzung der Lehrveranstaltung Elektronik I mit dem Übergang zu in der Praxis gebräuchlichen Bauteilmodellen. Lernziel ist der simulationsgestützte Schaltungsentwurf. Dieses Lernziel erfordert ein tieferes Verständnis der Funktionsweise von Halbleiterbauteilen.

Zielgruppe: Bachelor Technische Informatik, Master Mechatronik, Master Informatik

Foliensätze

  • [F1: Schaltungssimulation im stationären Betrieb]
    1. Einleitung: Lernziel und Inhalt, Simulation mit LT-Spice.
    2. Arbeitspunkt: Brückenschaltung, RD-Schaltung, Transistorschaltung.
    3. Kennlinie: Diode, Bipolartransistor, MOS-Transistor, Transistorverstärker, Operationsverstärkerschaltung.
    4. Transferfunktion: Kleinsignalverhalten, Vierpole, Simulationsart .tf, Transfergatter.
    5. Bauteiltoleranzen: Sensivitätsanalyse, Monte-Carlo-Simulation, Worst-Case-Analyse, E-Reihe.
  • [F2: Simulation mit zeitveränderlichen Größen]
    1. Zeitdiskrete Simulation: Geschaltete RC-Glieder, Gatterschaltzeiten, Kippstufen, Sinussignale, Testsignale.
    2. Frequenzbereich: Frequenzgang, Laplace-Transformierte, Verstärker, Filter.
    3. Spektralanalyse: Fourier-Transformation, Klirrfaktor.
    4. Rauschen: Physikalische Urachen, Rauschquellen und Transformationen, Rauschanalyse, Verstärker, SNR und Rauschzahl.
  • [F3: Wiederholung Halbleiter, Dioden]
    1. Halbleiter: Stromfluss in Halbleitern, Undotiert (instrinsisch), dotiert (extrinsisch), Stromloser pn-Übergang, pn-Übergang im Sperrbereich, pn-Übergang im Durchlassbereich.
    2. Dioden: Spice-Modell, Durchlassbereich, Sperr- und Durchbruchbereich, Sperrschicht und Diffusionskapazitäten, Kleinsignalmodell.
    3. Spezielle Dioden: Schottky-Diode, PIN-Diode, Kapazitätsdiode.
  • [F4: Transistoren]
    1. Bipolartransistor: Aufbau und Funktion, Spice-Modell stationär, Kapazitäten, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen.
    2. J- und MesFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, ...
    3. MOSFET:
    4. Leistungsschalter: Thyristor, VMOS, IGBT
  • [F5: Schaltungstechnik (in Arbeit)]
    1. Stromquellen: Transistor als Stromquelle, Stromspiegel, Kaskodenstromspiegel.
    2. Kaskodenschaltung
    3. Differenzverstärker
    4. ...

Von den Hausübungen sind bei den Studiengängen, für die sie Pflicht sind, 50% der Punkte Vorbedingung für die Prüfungszulassung. Für alle Studiengänge gehen die Hausübungen in Form von Bonuspunkten in die Prüfungsnote mit ein.

Ergebnisse
MatrnA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11bestandenKlausur
 (10)(10)(10)(10)(10)(10)(10)(10)(10)(5)(10)  
439844  2        nein 
380328685,59,58,57,51097,558,5ja/3,5ZP28+3.5Z(2.0)
3640985,510109,59101089.5510ja/4ZP36+4Z(1.0)
44137971047107,5989.558,5ja/4ZP22+4Z(3.0)
3905697649       nein 
4192599,5104,557,56P3,55,5   ja/2ZP27+2Z(2.7)
393751810         nein 
4037066899,57,57,585   ja/2,5ZP20+2.5Z(3.7)
3805247,5103,59109108,59.557ja/3,5ZP31+3,5Z(1.7)
423511983,5552,53,55,50.553ja/2ZP18+2Z(4.0)
441317310         nein 
4296586,577,59,588834,557ja/3ZP28.5+3Z(2.0)
393397810         nein 
44016548         nein 
4019243 5,5855,516,553 ja/1,5ZP31+2.5Z(2.0)
3914298,510         nein 
39143688         nein 
442026   72,5109    nein 

Literatur

  1. Beetz, B.: Elektroniksimulation mit PSPICE. 406 Seiten, Vieweg-Verlag, 2008. ISBN 978-3-8348-0238-5. (E-Book in der TUC-Bibliothek)
  2. G. Kemnitz. Technische Informatik Band 1: Elektronik. Springer. 2009.
  3. U. Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer-Verlag. 2002.
  4. K.-H. Cordes, A. Waag, N. Heuck: Integrierte Schaltungen. Pearson 2011
  5. [LTspice IV User Manual] . ecee.colorado.edu/~mathys/ecen1400/pdf/scad3.pdf‎
  6. [Spice-Modell TLC07x]

Organisation

Übungstermine:

  • 22.4.
  • 6.5.
  • 20.5.
  • 3.6.
  • 17.6.
  • 1.7.
  • 15.7.

Aktuelles

Prüfugsanmeldung bei Stefanie Cronjäger (IfI Raum 202, stefanie.cronjaeger tu-clausthal.de). Wer eine bessere Note als in der Klausur anstrebt, sollte sich die Klausuraufgaben nochmal anschauen. Es wird keinen praktischen Prüfungsteil mit dem Simulator geben.

Vergangene Semester