Lehre.Elektronik2 (Struktur)

Elektronik II (2V1Ü)

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

  • [F1] [H1] Einführung, Wiederholung:
    1. Stationärer Betrieb.
    2. Zeitveränderliche Spannungen und Ströme.
    3. Halbleiter.
    4. Leitungen.
  • [F2] [H2] Schaltungssimulation im stationären Betrieb:
    1. Simulationsarten.
    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.
  • [F3] [H3] Simulation mit zeitveränderlichen Größen:
    1. Simulationsarten.
    2. Zeitdiskrete Simulation: Geschaltete RC-Glieder, Gatterschaltzeiten, Kippstufen, Sinussignale, Testsignale.
    3. Frequenzbereich: Frequenzgang, Laplace-Transformierte, Verstärker, Filter.
    4. Spektralanalyse: Fourier-Transformation, Klirrfaktor.
    5. Rauschen: Physikalische Ursachen, Rauschquellen und Transformationen, Rauschanalyse, Verstärker, SNR und Rauschzahl.
  • [F4] [H4] Halbleiter, Dioden:
    1. Halbleiter: Stromfluss in Halbleitern, undotiert (intrinsisch), 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.
  • [F5] [H5] Transistoren:
    1. Bipolartransistor: Aufbau und Funktion, Spice-Modell stationär, Kapazitäten, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen.
    2. Thyristor.
    3. J- und MesFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen, Rauschen.
    4. MOSFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, digitale Grundschaltungen, Latch-Up, Leistungs-MOSFETS.
    5. IGBT.

Großen Übungen

Termine der großen Übungen: 18.04.2018, 02.05.2018, 16.05.2018, 30.05.2018, 13.06.2018, 27.06.2018, 11.07.2018

Foliensätze und Handouts mit den Aufgaben zu den großen Übungen:

  • Zu Foliensatz 2: [GF2] [GH2]
  • Zu Foliensatz 3: [GF3] [GH3]
  • Zu Foliensatz 4: [GF4]
  • Zu Foliensatz 5: [GF5]

Hausübungen:

  1. [HA1] , Abgabe 18.04.2018
  2. [HA2] , Abgabe 24.04.2018
  3. [HA3] , Abgabe 02.05.2018
  4. [HA4] , Abgabe 16.05.2018
  5. [HA5] , Abgabe 30.05.2018
  6. [HA6] , Abgabe 05.06.2018
  7. [HA7] , Abgabe 13.06.2018
  8. [HA8] , Abgabe 19.06.2018
  9. [HA9] , Abgabe 03.07.2018
  10. [HA10] , Abgabe 11.07.2018

Ergebnisse der Hausübungen:

Matr.-Nr. HA 1 HA 2 HA 3 HA 4 HA 5 HA 6 HA 7 HA 8 HA 9 HA 10 HA 11 Summe BP
(14) (12) (14) (22) (14) (12) (12) (10) (10) (12) 132
500964 3 7 22 32 nb
464716 12 10 14 36 nb
493905 14 12 14 21 13 12 12 10 9.5 12 129.5 2
499231 4 4 nb
499255 8 10 22 10.5 4.5 12 10 10 10 97 1
420013 14 12 26 nb
499705 14 12 10 4 4.5 11 8 10 73.5 0
403421 12 9.5 12 7 9 11 60,5 0
497033 12 12 nb
488477 12 12 13 20 10.5 12 12 10 10 111,5 1.5
499516 6 17.25 8.5 12 12 8 10 8 81.75 0.5
464644 12 9.5 14 21.25 8.5 12 11 3 10 12 113.25 1.5
463643 12 9 14 21.25 8.5 12 11 3 10 12 112.75 1.5
494463 14 14 12 10 50 nb
484806 14 12 13 15.5 7 8 10 10 89.5 1
498625 14 9 10 4.5 10 8 10 4 69.5 0
499750 9.5 15.5 11 9 12 8 4 69 0
495701 14 12 10 22 4.5 11 12 10 9.5 12 117 2
498577 12 20.75 11.5 10.5 12 6 10 82.75 0.5
443333 14 9 21.5 9 10.5 7 71 0
495787 14 12 13 22 13 12 12 10 10 12 130 2
492595 12 12 13.5 20.5 13 12 12 9 10 12 126 2
495464 14 12 14 21.5 13 12 12 10 10 12 130.5 2
491477 14 12 13 20.5 12 12 12 9 10 12 126.5 2
493596 14 13 22 11 12 12 84 0.5
460413 11.5 11 11 21 4 10.5 8 10 87 0.5
489973 14 12 13.5 22 12 12 12 10 10 12 129.5 2
477053 14 11 14 22 12 12 10 10 105 1.5

Literatur:

  1. Beetz, B.: Elektroniksimulation mit PSPICE. 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]

Aktuelles

Die Prüfung Elektronik II findet am 18.10.2018 um 9:00 im Rechnerraum 302, Institut für Informatik, Julius-Albert-Str. 4 (D3, Dachgeschoss) statt. Erlaubte Hilfsmittel sind eigene Ausarbeitungen, Taschenrechner und PC inkl. der Dateien ihrer Lösungen zu den Übungsaufgaben. Halten Sie sich bitte im Anschluss an die Prüfung noch etwas Zeit frei. Es wird wieder Aufgaben geben, die mit dem Simulator zu lösen sind und für die ich Ihnen eventuell etwas mehr Zeit geben muss.

Vergangene Semester: [SS 2017][SS 2016][SS 2015][SS 2014][SS 2013]. Alte Klausuren.


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 11.10.2018 13:30:25

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