Lehre.Elektronik1 (Struktur)


Elektronik I (3V1Ü)

(G. Kemnitz, C. Giesemann)

Die Lehrveranstaltung "Elektronik I" vermittelt, wie elektronische Schaltungen modelliert und berechnet werden. Im begleitenden "Praktikum Elektronik I" werden im Labor Beispielschaltungen aufgebaut und getestet. Die Teilnehmer verfügen nach Abschluss über ein Grundverständnis der Funktionsweise elektronischer Bauteile, können Ströme, Spannungen und Signalverläufe abschätzen und einfache Schaltungen entwerfen.
Inhalt der Lehrveranstaltung
  1. stationärer Zustand: Abbildung von Schaltungen mit Quellen, Widerständen, Dioden, Bipolartransistoren, Operationsverstärkern und MOS-Transistoren auf Gleichungssysteme.
  2. Zeitveränderliche Spannungen und Ströme: Kapazität, Induktivität; zeitdiskrete Modellierung; geschaltete Systeme; Schaltungen im Frequenzraum.
  3. Fortgeschrittene Themen: Halbleiterbauelemente; digitale Halbleiterschaltungen; elektrisch lange Leitungen.
Zielgruppe: Bachelor Informatik, Maschinenbau/Mechatronik, Master Energiesystemtechnik, Technische BWL, ...

Foliensätze [F] und Handouts für den Ausdruck [H]

  • [F1] [H1] Vorwort bis mathematische Grundlagen
    1. Physik: Energie, Potential, Spannung, Strom, Ohmsches Gesetz, Leistung.
    2. Mathematik: Knoten- und Maschengleichungen, Lineare Zweipole, Nützliche Vereinfachungen, gesteuerte Quellen, Bauteile mit nichtlinearen Kennlinien.
  • [F2] [H2] Handwerkszeug bis Schaltungen mit Dioden
    1. Handwerkszeug: Widerstandsnetzwerke, Spannungsteiler, Stromteiler, Zerlegung in Überlagerungen, Zweipolvereinfachung.
    2. Dioden: LED-Anzeige für Logikwerte, Gleichrichter, Diode als Spannungsquelle, Logikfunktionen.
  • [F3] [H3] Schaltungen mit Bipolartransistoren: Spannungsverstärker, Differenzverstärker, Stromquellen, Transistorinverter, DT-Gatter, Spannungsstabilisierung.
  • [F4] [H4] : Schaltungen mit MOS-Transistoren und Operationsverstärkern
    1. MOS-Transistoren: Verstärker, Schaltbetrieb, CMOS-Gatter, Speicherzellen.
    2. Operationsverstärker: Verstärker, Rechenelemente, Komparator, Analog-Digital-Wandler.
  • [F5] [H5] Kapazitäten und Induktivitäten, Zeitdiskrete Modellierung
    1. Kapazität, Induktivität, Gegeninduktivität, Dreckeffekte.
    2. Zeitdiskretes Modell: Prinzip, Glättungskondensator, Schaltnetzteil, H-Brücke, CMOS-Inverter.
  • [F6] [H6] Geschaltete Systeme: Sprungantwort, Geschaltetes RC-Glied, Abbildung auf RC-Glieder, Geschaltetes RL-Glied, Abbildung auf RL-Glieder, RC-Oszillator.
  • [F7] [H7] Frequenzraum: Fouriertransformation, FFT/Matlab, komplexe U, I, R, Abbildung von Schaltungen auf Gleichungssysteme, Handwerkszeug, Transistorverstärker, Operationsverstärker.
  • [F8] [H8] Halbleiter
    1. Halbleiter: Bewegliche Elektronen, Leiter und Nichtleiter, Dotierte Halbleiter.
    2. pn-Übergang: Spannungsfrei, Sperrbereich, Durchlassbereich.
    3. Bipolartransistor: Transistoreffekt, Übersteuerung.
    4. MOS-Transistor: Feldeffekt, Aktiver Bereich, Einschnürbereich.
  • [F9] [H9] Leitungen: Wellengleichung, Wellenwiderstand, Reflexion, Sprungantwort, Messen von Leitungsparametern.

Grosse Uebungen

Hausübungen

VL-WocheThemaAufgabenblattPunkteAbgabetermin
1Physikalische Grundlagen und kirchhoffsche Sätze [E1U1.pdf] 1503.11.2016
2kirchhoffsche Sätze, Werzeugkasten [E1U2.pdf] 1810.11.2016
3Dioden [E1U3.pdf] 1817.11.2016
4Bipolartransistoren 1 [E1U4.pdf] 1824.11.2016
5Bipolartransistoren 2 [E1U5.pdf] 16 01.12.2016
6MOS-Transistoren [E1U6.pdf] 1608.12.2016
7Operationsverstärker [E1U7.pdf] 1815.12.2016
8Kapazität, Induktivität, zeitdiskrete Simulation [E1U8.pdf] 1412.01.2017
9Geschaltete RC- und RL-Glieder [E1U9.pdf] 15 19.01.2017
10 Frequenzbereich [E1U10.pdf] 14 26.01.2017

Teilnehmer und Ergebnisse

Matrn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Summe LNE BP
276001 11.5 11.5
341792 12.5 7 9.5 15.5 15.5 16 18 11 13 14 132 ja 1.5
364373 13 10 14.5 12.5 9.5 14 9.5 9.5 11 103.5 ja 0.5
365673 12.5 15 10 8 11 10 8 12 86.5 ja 0
380988 11.5 14.5 17 13.5 15.5 11 14 14 111 ja 1.0
382595 11 11.5 17 13 7 11.5 12.5 8 9 100.5 ja 0.5
390648
403627
404477 4 14.5 13 3 7.5 17 10 4 13 86 ja 0
415372 7.5 7.5
416579 12 4 5 21
418296 8 8 9 11.5 7.5 2 46
421430 7.5 6 8 9 5 35.5
426136 13.5 17 13 16 15.5 15 18 12 15 13 148 ja 1.5
428585 6.5 7.5 8.5 3 7.5 10 9 5.5 8 65.5
430515 13.5 16.5 17 17 15 14 18 12.5 15 14 152.5 ja 2.0
430522
432775 11 5 9 11 5.5 13.5 9.5 11 4 4.5 84 ja 0
433257 13.5 14.5 17 15 12 11.5 16 12.5 112 ja 1.0
441960
442882 14.5 18 15.5 17 14.5 16 16 11 12 13 147.5 ja 1.5
443333 11.5 11 14.5 11.5 9 10.5 11 8.5 87.5 ja 0
443436 12.5 18 16 17.5 15.5 15.5 18 9.5 13 14 149.5 ja 1.5
444657
445029 13.5 16 11.5 16.5 15.5 16 18 12 13 14 146 ja 1.5
447337 7 7 10 11.5 14 49.5
447698 12.5 4 16.5
447760 13.5 18 16.5 18 15.5 16 18 11.5 14 14 155 ja 2.0
448307
449009
449573 12.5 11.5 13.5 15.5 13.5 14 14.5 12.5 107.5 ja 0.5
460413 11.5 17 13 17.5 15.5 16 18 8 116.5 ja 1.0
460932 13.5 13.5
463643 12.5 15 9.5 11 15 15.5 15.5 10 11 12.5 127.5 ja 1.0
464510 13.5 14 27.5
464644 13.5 13 10.5 11 13 15.5 16 12 11 12 127.5 ja 1.0
464716 14 17 10 12.5 15 15.5 15.5 9.5 4 6 119 ja 1.0
465920 12 9.5 21.5
465951 6 16.5 8 10.5 12 15.5 15.5 9 4 6 103 ja 0.5
466354 12.5 12.5
468916 13.5 15.5 10.5 12 15 15.5 16.5 12 11 13 134.5 ja 1.5
476038 5.5 5.5
479299 12.5 7.5 9.5 12 5.5 11 11.5 10.5 2 4 86 ja 0
479385 12.5 16 16 17 15.5 14.5 14 11 5 121.5 ja 1.5
480369 12.5 8 8 12 5.5 11 11.5 10 2 4 84.5 ja 0
482433 14.5 16.5 18 17.5 16 15.5 18 12.5 15 14 157.5 ja 2.0
484260 13 15 15 17 13 16 16.5 12 15 13 145.5 ja 1.5

Literatur:

  1. G. Kemnitz. Technische Informatik Band 1: Elektronik. Springer. 2009.
  2. U. Tietze, Christoph Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer-Verlag. 2002.
  3. K.-H. Cordes, A. Waag, N. Heuck: Integrierte Schaltungen. Pearson 2011
  4. Java-Applet zur Simulation elektronischer Schaltungen

Organisation

Die Veranstaltung hat einen Gesamtstundenumfang von 3V+1Ü. Am Mittwoch ist immer Vorlesung und donnerstags findet alle zwei Wochen eine Übung statt. Es wird jede Woche Hausübungen geben. Die Aufgabenstellungen werden jeweils donnerstags bekannt gegeben und erfordern einen Arbeitsaufwand von 30 bis 90 Minuten. Die Ausarbeitungen sind am darauffolgenden Donnerstag abzugeben und werden korrigiert zurückgegeben. Der Leistungsnachweis für die Hausübungen wird ab 50% der Punkte erteilt. Für Punkte über 50% gibt es bis zu zwei Bonuspunkte für die Klausur.

Auch für die Studiengänge, für die das keine Pflicht ist, ist eine Teilnahme an dem Praktikum Elektronik I zu empfehlen. Für die meisten dieser Studiengänge wird es als Fachpraktikum anerkannt.

Aktuelles:

Die Prüfung findet am Ende der vorlesungsfreien Zeit schriftlich statt (siehe [Aktuelles]. 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 und Bücher mit Lesezeichen und Notizzetteln. Handys sind während der Prüfung auszuschalten. Laptops und andere elektronische Hilfsmittel sind nicht zugelassen.

Vergangene Semester: [WS 2015/16] [WS 2014/15] [WS 2013/14]. Alte Klausuren.


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 24.08.2017 13:57:07


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