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, ...

Organisation

Die Foliensätze zur Vorlesung und zu den großen Übungen finden Sie auf der Web-Seite weiter unten. Die Dateien "Hxx.pdf" sind zum Ausdrucken gedacht. Sie dürfen die ausgedruckten Foliensätze, wenn sie mit eigenen Anmerkungen versehen sind, während der Prüfung benutzen (siehe Web-Seite unten).

Es gibt für jede Woche Hausübungen. Die Übungsblätter und Abgabetermine finden Sie auf der Web-Seite weiter unten. Die Lösungen sind als PDF mit Dateinamen

E1_<anr>_<name>_<matr>_<opt>.pdf

(<anr> – Aufgabenummer, <name> – ihr Name, <matr> – ihre Matrikel-Nummer, <opt> – optionales Kürzel bei mehreren Dateien) bis zu den in der Ablauftabelle angegebenen Tagen per EMail an ha-e1@in.tu-clausthal.de zu schicken. Sie werden korrigiert und zurückgesendet. Für die Prüfungszulassung sich 50% der Hausübungspunkte insgesamt erforderlich. Für zusätzliche Hausübungspunkte gibt es bis zu 2 Bonuspunkte für die Prüfungsklausur. Bei den Hausübungen ist keine Gruppenarbeit zulässig.

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.
Video-Aufzeichnungen: [27.10.21], [28.10.21] [03.11.21], [04.11.21] [Ü 04.11.21] [10.11.21], [11.11.21] [Ü 11.11.21] [17.11.21], [18.11.21] [Ü 18.11.21] [24.11.21], [25.11.21] [Ü 25.11.21] [01.12.21], [02.12.21] [Ü 02.12.21] [08.12.21], [09.12.21] [Ü 09.12.21] [15.12.21], [16.12.21] [Ü 16.12.21] [12.01.22], [13.01.22], [Ü 13.01.22], [19.01.22], [20.01.22], [Ü 20.01.22], [26.01.22], [27.01.22], [Ü 27.01.22], [02.02.22], [03.02.22], [Ü 03.02.22], [09.02.22], [Ü 10.02.22],

Große Übungen

Hausübungen

VL-WocheThemaAufgabenblattPunkteAbgabetermin
1Physikalische Grundlagen und kirchhoffsche Sätze [E1U1.pdf] 1502.11.2023
2kirchhoffsche Sätze, Werzeugkasten [E1U2.pdf] 1809.11.2023
3Dioden [E1U3.pdf] 1816.11.2023
4Bipolartransistoren 1 [E1U4.pdf] 1825.11.2023
5Bipolartransistoren 2 [E1U5.pdf] 16 30.11.2023
6MOS-Transistoren [E1U6.pdf] 1607.12.2023
7Operationsverstärker [E1U7.pdf] 1814.12.2023
8Kapazität, Induktivität, zeitdiskrete Simulation [E1U8.pdf] 1321.12.2023
9Geschaltete RC- und RL-Glieder [E1U9.pdf] 15 18.01.2024
10 Frequenzbereich 1 [E1U10.pdf] 14 25.01.2024
Hinweise zur Abgabe siehe oben unter Organisation.

Teilnehmer und Ergebnisse

Matr.-Nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sum BP LNE
15 18 18 18 16 16 18 13 14 15 161
505622 9 7 8 14 11 16 16,5 4 11 10 106,5 0,5 ja
507105 10,5 9 6,5 15 14,5 13 10 11 7 0 96,5 0,5 ja
536349 11,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11.5
544241 9,5 7 6 12,5 11 16 18 11,5 0 0 91,5 0,5 ja
601912 8,5 16,5 10 12 10 14 13,5 11,5 7 8 111 0,5 ja
543587 11,5 6 10 17 11,5 16 18 12,5 14 10 126,5 1 ja
540838 13,5 17 12,5 17 10 16 18 11,5 13,5 0 129 1,5 ja
538114 14 12,5 14,5 15,5 9 16 18 12 13,5 0 125 1 ja
601855 10,5 12 13 17 10 15 13,5 11 12 14 128 1,5 ja
601744 13,5 13 14,5 18 14 16 16 9 12 12 138 1,5 ja
540515 14,5 15 15 18 10 16 18 11,5 0 0 118 1 ja
601725 11,5 15 14 17 15 12 15,5 12 8,5 12 132,5 1,5 ja
601805 8,5 14,5 8,5 9 8 14 10 10,5 8,5 12 103,5 0,5 ja
601874 10 14 14 18 14,5 14 11 10 0 0 105,5 0,5 ja
601882 9 8,5 12 18 12 14 16,5 10,5 14 10 124,5 1 ja
601854 12,5 15 16 18 8,5 15 10,5 12 12,5 12 132 1,5 ja
601878 12 14 12 18 16 14 7 10 13 10 126 1 ja
544760 11 3 0 0 0 0 0 0 0 0 14
547907 13 7 10 14 14,5 14 12,5 12,5 14 14 125,5 1 ja
518543 9,5 15 15,5 15 13,5 15 10 11 9 0 113,5 1 ja
536796 10 8 9 12 7,5 10 12 11,5 4,5 6 90,5 0 ja
601753 12,5 10,5 13,5 16 14,5 15 15,5 12 12 4 125,5 1 ja
601892 12,5 13 15 17 11 15 11,5 8 12,5 14 129,5 1,5 ja
601803 13 14 15 13 12 12 12 10,5 7,5 11 120 1 ja
545242 14 13 16 18 15,5 14 13 12,5 10 10 136 1,5 ja
538561 12 9 16,5 15 8,5 9 16 12,5 0 0 98,5 0,5 ja
519056 14,5 18 17,5 16 16 15 17,5 11,5 10 10 146 2 ja
601750 13 14,5 17 15 14,5 14 13,5 7,5 12 0 121 1 ja
601920 10 15 13 15 0 11 9 8 3,5 12 96,5 0,5 ja
601812 12,5 11 13 18 11 13 12 10 11 11 122,5 1 ja
601916 9 10,5 10,5 17 11 14 0 12 10,5 2 96,5 0,5 ja
601734 12,5 15,5 14,5 11 12 14 14 9 8,5 14 125 1 ja
601875 14,5 7 12 17 16 13 17,5 12 12,5 14 135,5 1,5 ja
601856 8 12 11 15 12,5 13 13 11 11,5 12 119 1 ja
536150 12,5 14 18 10,5 6 16 0 9 10,5 0 96,5 0 ja
601751 14 16,5 18 17,5 14 16 15,5 12,5 13,5 14 151,5 2 ja
537065 13 12 9 16 14,5 15 18 12 5 12 126,5 1 ja
601720 10,5 8,5 15,5 16 14,5 15 10 11,5 13 12 126,5 1 ja
429421 14 14 0 0 0 0 0 0 0 0 28
601872 8 11 9 16 13,5 14 16,5 8 10,5 10 116,5 1 ja
513263 14,5 8 0 11 9,5 10 13 8 12,5 0 86,5 0 ja
540522 13,5 13 13,5 12,5 9 16 18 0 11 0 106,5 0,5 ja
485821 13 8 0 16 8 10 9 0 10 8 82 0 ja
534048 11,5 12 11 18 10 14 18 11,5 11 0 117 0,5 ja
601873 10,5 17 13 14 15 14 11,5 9 10,5 8 122,5 1 ja
601914 10 14 15,5 13 14 12 7 8 11 0 104,5 0,5 ja
545778 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
601733 12,5 11 11 18 12 16 12 10 5,5 14 122 1 ja
601719 13,5 12,5 14 17 14 13 15 11 12,5 14 136,5 1,5 ja
601814 10 18 12 14 13 13 14 11,5 10 8 123,5 1 ja
601973 14,5 11,5 15 12 9 13 7,5 0 6,5 14 103 0,5 ja
601915 9,5 0 18 18 13 14 7,5 9 10,5 10 109,5 0,5 ja
601738 15 16,5 18 18 15 15 18 9,5 13,5 12 150,5 2 ja
546872 9 8,5 0 13 8 9 14 10,5 0 0 72
601747 11 14 11,5 18 12 16 8 12,5 3 7 113 1 ja
601858 12,5 14 9 0 11,5 15 18 11,5 7 10 108,5 0,5 ja
601743 12 16,5 17 16 14,5 13,5 13,5 10,5 12 13 138,5 1,5 ja
601752 8,5 14 16 18 14 13 18 11,5 10,5 14 137,5 1,5 ja
601770 5,5 15 11 17 14 14 14 11,5 8 12 122 1 ja
601857 11,5 12 18 16 13,5 14 9 13 11,5 10 128,5 1,5 ja
601899 9 13 9,5 8 13 14 8 8 6,5 9 98 0,5 ja
601953 9,5 7,5 10 17 14,5 10 11,5 10 9,5 0 99,5 0,5 ja
601871 9 11 8 16,5 14,5 12 0 9 10,5 12 102,5 0,5 ja
601883 13,5 10 15 18 15 16 17 13 13,5 12 143 2 ja
601879 8,5 13,5 13,5 13 10 14 8 0 0 0 80,5 0 ja
601974 0 18 18 17,5 0 15 9,5 0 0 8 86 0 ja
601779 15 16,5 16 18 16 14 17 9 13,5 13,5 148,5 2 ja
601876 9 13 17 11 12 12 13 12,5 7,5 0 107 0,5 ja
602090 10,5 11 17 17 0 7 0 4,5 0 0 67
601722 12,5 16,5 16 18 14,5 15 16,5 10,5 12 13 144,5 2 ja
602012 0 0 0 18 0 15 11 11 11,5 13 79,5 0 ja
601748 6,5 14 12 16 10 15 0 11,5 5,5 0 90,5 0 ja
601811 13,5 15 13 18 15 15 17 10 11,5 8 136 1,5 ja
601804 11 13,5 14 18 14,5 14 11,5 13 12 10 131,5 1,5 ja
601951 12,5 18 17 18 15 14 10 12 13,5 12 142 2 ja
602113 0 0 0 0 14,5 14 8 11,5 12 10 70 *
BP -- Anzahl der Bonuspunkte, LNE -- Leistungsnachweis erteilt

Teilnehmer, die den Leistungsnachweis als Gasthörer erworben haben, müssen, sobald sie richtig immatrikuliert sind, einen Antrag stellen, dass der Leistungsnachweis für ihr Studium anerkannt wird. Dafür gibt es im Prüfungsamt ein Formular.

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

Aktuelles

Klausureinsicht 09.04.2024 um 16:00 Übungsraum Technische Informatik (Inst. f. Math. Raum 010).

Vergangene Semester: [WS 2022/23] [WS 2021/22] [WS 2020/21] [WS 2019/20] [WS 2018/19] [WS 2017/18] [WS 2016/17] Alte Klausuren.


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 12.06.2024 09:06:52


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