Elektronik II (2V1Ü) - SS16
(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: Einführung, Wiederholung]
- Stationärer Betrieb
- Zeitveränderliche Spannungen und Ströme
- Halbleiter
- Leitungen
- [F2: Schaltungssimulation im stationären Betrieb]
- Simulationsarten
- 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.
- [F3: Simulation mit zeitveränderlichen Größen]
- Simulationsarten
- Zeitdiskrete Simulation: Geschaltete RC-Glieder, Gatterschaltzeiten, Kippstufen, Sinussignale, Testsignale.
- Frequenzbereich: Frequenzgang, Laplace-Transformierte, Verstärker, Filter.
- Spektralanalyse: Fourier-Transformation, Klirrfaktor.
- Rauschen: Physikalische Ursachen, Rauschquellen und Transformationen, Rauschanalyse, Verstärker, SNR und Rauschzahl.
- [F4: 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.
- [F5: Transistoren]
- Bipolartransistor: Aufbau und Funktion, Spice-Modell stationär, Kapazitäten, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen.
- J- und MesFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, ...
- MOSFET:
- Leistungsschalter: Thyristor, VMOS, IGBT
- F6: Schaltungstechnik
- Stromquellen: Transistor als Stromquelle, Stromspiegel, Kaskodenstromspiegel.
- Kaskodenschaltung
- Differenzverstärker
- ...
Große Übung zu Foliensatz
Hausübungen
Die Abgabe von Gruppenarbeiten ist unzulässig. Den Leistungsnachweis für die Hausübungen für Studiengängen, für die sie Pflicht sind, gibt es ab 58 Übungspunkten. Ab 106 HP (Hausübungspunkten) gibt es 2 BP (Bonuspunkte), sonst ab 94 HP gibt es 1.5 BP, sonst ab 82 HP gibt es 1 BP und sonst ab 70 HP gibt es 0.5 BP für die Prüfungsklausur.
Ergebnisse der Hausübungen
| Matr.Nr. | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | Summe | LNE | BP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (14) | (12) | (14) | (12) | (14) | (12) | (12) | (10) | (10) | (12) | (122) | |||
| 441630 | 10 | 12 | 13 | 12 | 12 | 12 | 12 | 6 | 10 | 10 | 109 | ja | 2 |
| 8 | 8 | 8 | 7 | 3 | 5 | 39 | nein | ||||||
| 406503 | 12 | 10 | 14 | 12 | 13 | 12 | 12 | 9,5 | 94,5 | ja | 1.5 | ||
| 446886 | 13,5 | 10 | 11 | 10 | 11,5 | 10 | 1 | 67 | ja | 0 | |||
| 403407 | 12 | 8,5 | 11 | 31,5 | nein | ||||||||
| 470458 | 14 | 12 | 12 | 11 | 13 | 10 | 12 | 8 | 10 | 9 | 111 | ja | 1.5 |
| 341792 | 10,5 | 8 | 10,5 | LVJ | |||||||||
| 398251 | 14 | 11 | 13,5 | 12 | 14 | 12 | 12 | 8 | 10 | 12 | 118 | ja | 2 |
| 402877 | 14 | 9,5 | 13,5 | 11 | 12 | 11 | 12 | 6 | 7,5 | 9 | 105 | ja | 1.5 |
| 471772 | 14 | 11,5 | 13 | 11 | 13 | 9 | 12 | 8 | 10 | 9.5 | 109 | ja | 2 |
| 404202 | 11 | 12 | 14 | 12 | 14 | 11 | 12 | 10 | 96 | ja | 1.5 | ||
| 447959 | 10 | 5,5 | 12,5 | 8 | 7,5 | 9,5 | 10 | 8 | 5 | 75,5 | ja | 0.5 | |
| 475020 | 11 | 7,5 | 7,5 | 6 | 1 | 9 | 6 | 4 | 10 | 3.5 | 67.5 | ja | 0 |
| 436968 | 8 | 12 | 14 | 10,5 | 13 | 11,5 | 12 | 6 | 10 | 9 | 106 | ja | |
| 462415 | 14 | 14 | nein | ||||||||||
| 466141 | 6 | 7 | 9 | 9 | 7 | 6 | 6 | 8.5 | 58,5 | ja | 0 | ||
| 474940 | 9 | 9 | 9,5 | 9 | 4 | 40,5 | nein | ||||||
| 476629 | 10,5 | 11 | 12 | 12 | 10 | 8 | 10 | 73,5 | ja | 0.5 | |||
| 427216 | 7,5 | 10 | 9 | 10 | 36,5 | nein |
LNE - Leistungsnachweis erteilt (ab 60 Punkten); LVJ - Leistungsnachweis im Vorjahr erteilt.
Literatur
- Beetz, B.: Elektroniksimulation mit PSPICE. 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]
Aktuelles
Die Prüfung findet am 07.10.2016 ab 9:00 im Übungsraum 010 (IfM) am Rechner statt. Erlaubte Hilfsmittel sind eigene Ausarbeitungen und Taschenrechner. Zu den eigenen Ausarbeitungen zählen Mitschriften, die ausgeteilten Foliensätze mit eigenen Kommentaren, die zurückgegebenen korrigierten Hausübungen, selbst angefertigte schriftliche Prüfungsvorbereitungen, Bücher mit Lesezeichen und Notizzetteln und die Lösungen auf dem Rechner von den großen Übungen.