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]
- Einleitung: Lernziel und Inhalt, Simulation mit LT-Spice.
- Arbeitspunkt: Brückenschaltung, RD-Schaltung, Transistorschaltung.
- Kennlinie: Diode, Bipolartransistor, MOS-Transistor, Transistorverstärker, Operationsverstärkerschaltung.
- Transferfunktion: Kleinsignalverhalten, Vierpole, Simulationsart .tf, Transfergatter.
- Bauteiltoleranzen: Sensivitätsanalyse, Monte-Carlo-Simulation, Worst-Case-Analyse, E-Reihe.
- [F2: Simulation mit zeitveränderlichen Größen]
- Zeitdiskrete Simulation: Geschaltete RC-Glieder, Gatterschaltzeiten, Kippstufen, Sinussignale, Testsignale.
- Frequenzbereich: Frequenzgang, Laplace-Transformierte, Verstärker, Filter.
- Spektralanalyse: Fourier-Transformation, Klirrfaktor.
- Rauschen: Physikalische Urachen, Rauschquellen und Transformationen, Rauschanalyse, Verstärker, SNR und Rauschzahl.
- [F3: Wiederholung Halbleiter, Dioden]
- Halbleiter: Stromfluss in Halbleitern, Undotiert (instrinsisch), dotiert (extrinsisch), Stromloser pn-Übergang, pn-Übergang im Sperrbereich, pn-Übergang im Durchlassbereich.
- Dioden: Spice-Modell, Durchlassbereich, Sperr- und Durchbruchbereich, Sperrschicht und Diffusionskapazitäten, Kleinsignalmodell.
- Spezielle Dioden: Schottky-Diode, PIN-Diode, Kapazitätsdiode.
- [F4: Transistoren]
- Bipolartransistor: Aufbau und Funktion, Spice-Modell stationär, Kapazitäten, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen.
- J- und MesFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, ...
- MOSFET:
- Leistungsschalter: Thyristor, VMOS, IGBT
- [F5: Schaltungstechnik (in Arbeit)]
- Stromquellen: Transistor als Stromquelle, Stromspiegel, Kaskodenstromspiegel.
- Kaskodenschaltung
- Differenzverstärker
- ...
Große Übung
Hausübungen
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
Matrn | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 | bestanden | Klausur |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
(10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (5) | (10) | |||
439844 | 2 | nein | |||||||||||
380328 | 6 | 8 | 5,5 | 9,5 | 8,5 | 7,5 | 10 | 9 | 7,5 | 5 | 8,5 | ja/3,5ZP | 28+3.5Z(2.0) |
364098 | 5,5 | 10 | 10 | 9,5 | 9 | 10 | 10 | 8 | 9.5 | 5 | 10 | ja/4ZP | 36+4Z(1.0) |
441379 | 7 | 10 | 4 | 7 | 10 | 7,5 | 9 | 8 | 9.5 | 5 | 8,5 | ja/4ZP | 22+4Z(3.0) |
390569 | 7 | 6 | 4 | 9 | nein | ||||||||
419259 | 9,5 | 10 | 4,5 | 5 | 7,5 | 6P | 3,5 | 5,5 | ja/2ZP | 27+2Z(2.7) | |||
393751 | 8 | 10 | nein | ||||||||||
403706 | 6 | 8 | 9 | 9,5 | 7,5 | 7,5 | 8 | 5 | ja/2,5ZP | 20+2.5Z(3.7) | |||
380524 | 7,5 | 10 | 3,5 | 9 | 10 | 9 | 10 | 8,5 | 9.5 | 5 | 7 | ja/3,5ZP | 31+3,5Z(1.7) |
423511 | 9 | 8 | 3,5 | 5 | 5 | 2,5 | 3,5 | 5,5 | 0.5 | 5 | 3 | ja/2ZP | 18+2Z(4.0) |
441317 | 3 | 10 | nein | ||||||||||
429658 | 6,5 | 7 | 7,5 | 9,5 | 8 | 8 | 8 | 3 | 4,5 | 5 | 7 | ja/3ZP | 28.5+3Z(2.0) |
393397 | 8 | 10 | nein | ||||||||||
440165 | 4 | 8 | nein | ||||||||||
401924 | 3 | 5,5 | 8 | 5 | 5,5 | 1 | 6,5 | 5 | 3 | ja/1,5ZP | 31+2.5Z(2.0) | ||
391429 | 8,5 | 10 | nein | ||||||||||
391436 | 8 | 8 | nein | ||||||||||
442026 | 7 | 2,5 | 10 | 9 | nein |
Literatur
- Beetz, B.: Elektroniksimulation mit PSPICE. 406 Seiten, Vieweg-Verlag, 2008. ISBN 978-3-8348-0238-5. (E-Book in der TUC-Bibliothek)
- G. Kemnitz. Technische Informatik Band 1: Elektronik. Springer. 2009.
- U. Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer-Verlag. 2002.
- K.-H. Cordes, A. Waag, N. Heuck: Integrierte Schaltungen. Pearson 2011
- [LTspice IV User Manual] . ecee.colorado.edu/~mathys/ecen1400/pdf/scad3.pdfâ
- [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.