Lehre.Elektronik2_2014 (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:

  • [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. ...
Große Übung: [GrU_F1.pdf] , [GrU_F2.pdf] , [GrU_F3.pdf]

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

Hausübungen

  • [HA1] Abgabe: 22.04.2014
  • [HA2] Abgabe: 29.04.2014
  • [HA3] Abgabe: 06.05.2014, [TLC07x.mod]
  • [HA4] Abgabe: 12.05.2014
  • [HA5] Abgabe: 19.05.2014
  • [HA6] Abgabe: 26.05.2014
  • [HA7] Abgabe: 03.06.2014
  • [HA8] Abgabe: 16.06.2014
  • [HA9] Abgabe: 23.06.2014
  • [HA10] Abgabe: 01.07.2014
  • [HA11] Abgabe: 09.07.2014 (letzte Hausübung)
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
[Klausur]

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: [SS 2013]


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 27.03.2015 13:40:02


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