Elektronik II (2V1Ü)
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(G. Kemnitz)
Analyse, Simulation und Entwurf elektronischer Schaltungen.
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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
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Foliensätze [F] und Handouts für den Ausdruck [H]
- [F1]
[H1] Einführung, Wiederholung:
- Stationärer Betrieb.
- Zeitveränderliche Spannungen und Ströme.
- Halbleiter.
- Leitungen.
- [F2]
[H2] 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]
[H3] 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]
[H4] Halbleiter, Dioden:
- Halbleiter: Stromfluss in Halbleitern, undotiert (intrinsisch), 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]
[H5] Transistoren:
- Bipolartransistor: Aufbau und Funktion, Spice-Modell stationär, Kapazitäten, Kleinsignalmodell, Grundschaltungen.
- Thyristor.
- J- und MesFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, Kleinsignalmodell,
Grundschaltungen, Rauschen.
- MOSFET: Aufbau und Funktion, Spice-Modell, digitale Grundschaltungen,
Latch-Up, Leistungs-MOSFETS.
- IGBT.
Großen Übungen
Termine der großen Übungen: 19.04.2017, 03.05.2017, 17.05.2017, 31.05.2017, 21.06.2017, 05.07.2017, 19.07.2017
Foliensätze mit den Aufgaben zu den großen Übungen:
- Zu Foliensatz 2: [GF2]
- Zu Foliensatz 3: [GF3]
- Zu Foliensatz 4: [GF4]
- Zu Foliensatz 5: [GF5]
Hausübungen:
- [HA1] , Abgabe 19.04.2017
- [HA2] , Abgabe 25.04.2017
- [HA3] , Abgabe 03.05.2017
- [HA4] , Abgabe 09.05.2017
- [HA5] , Abgabe 17.05.2017
- [HA6] , Abgabe 23.05.2017
- [HA7] , Abgabe 31.05.2017
- [HA8] , Abgabe 13.06.2017
- [HA9] , Abgabe 21.06.2017
- [HA10] , Abgabe 27.06.2017
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 |
HA 12 |
ZP/bestanden |
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(14) |
(12) |
(14) |
(22) |
(14) |
(12) |
(12) |
(10) |
(10) |
(12) |
|
|
|
371762 |
10 |
8 |
13 |
22 |
6.5 |
12 |
12 |
7 |
10 |
9 |
|
|
1,5 |
364373 |
14 |
11 |
10 |
20 |
6 |
11 |
11.5 |
10 |
10 |
3 |
|
|
1,5 |
479385 |
13 |
12 |
13 |
21.5 |
9 |
12 |
12 |
10 |
10 |
|
|
|
1,5 |
446886 |
10 |
9 |
14 |
16.5 |
13 |
11 |
12 |
6.5 |
|
10 |
|
|
1 |
403421 |
6.5 |
3 |
4 |
7 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
nein |
403407 |
11 |
11 |
9.5 |
11.5 |
12 |
8 |
12 |
5.5 |
4 |
1 |
|
|
0,5 |
411639 |
11 |
|
|
|
3.5 |
|
10 |
5 |
|
|
|
|
nein |
484806 |
14 |
11 |
4 |
15.5 |
|
|
|
|
9.5 |
6 |
|
|
nein |
470458 |
14 |
10 |
12 |
21.5 |
10 |
11.5 |
12 |
8.5 |
10 |
10 |
|
|
2 |
341792 |
10 |
8 |
12 |
15.5 |
8 |
12 |
12 |
6 |
10 |
0 |
|
|
1 |
431293 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nein |
427577 |
11 |
9 |
13 |
20 |
9 |
12 |
11 |
3.5 |
10 |
6 |
|
|
1 |
475020 |
14 |
10 |
13 |
16 |
|
10 |
4 |
|
|
|
|
|
0 |
484260 |
14 |
12 |
13 |
21 |
10.5 |
12 |
12 |
8 |
10 |
8 |
|
|
2 |
487902 |
2 |
9 |
12.5 |
16.5 |
7 |
12 |
11.5 |
8.5 |
10 |
9 |
|
|
0,5 |
477053 |
11 |
9 |
12 |
13 |
9 |
9.5 |
0 |
|
8 |
6 |
|
|
0 |
474940 |
14 |
11 |
14 |
19 |
11 |
12 |
12 |
|
10 |
9 |
|
|
1,5 |
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.pdf
- [Spice-Modell TLC07x]
Aktuelles
Die Prüfung zur Elektronik II findet am 10.10.2017 um 9:00 im Übungsraum Technische Informatik statt. Erlaubte Hilfmittel 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 2016][SS 2015][SS 2014][SS 2013]. Alte Klausuren.
Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 29.11.2017 18:25:58