Lehre

Bauelemente und Grundschaltungen

Lernergebnisse:
Die Studierenden können die Ursachen von Bauelemente-Kennlinien erklären und deren Wirkung in elektronischen Schaltungen anwenden. Sie erkennen und bewerten die Material-, Technologie- und Systemparameter, die die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Bauelementen in elektronischen Schaltungen beeinflussen. Sie lernen die grundlegenden Begriffe und Konzepte der Halbleiterschaltungstechnik kennen und wenden diese auf einfache Grundschaltungen an. Sie setzen physikalische oder elektrotechnische Modelle zur Lösung konkreter Problemstellungen ein. Sie nutzen moderne Messtechnik und die elektronischen Medien, um die Eigenschaften von Bauelementen zu charakterisieren und zu interpretieren. Einfache Grundschaltungen können dimensioniert und aufgebaut werden. 

Die Praktikumsergebnisse werden in technischen Berichten schriftlich zusammengefasst und präsentiert, um die Allgemein-Kompetenz einer sauberen und umfassenden Dokumentation zu erlernen.

Inhaltsbeschreibung:
Liste der behandelten  Bauelemente und Grundschaltungen:

  • Technische Widerstände: physikalische Grundlagen, elektrische und thermische Kennlinien und Bauformen
  • Ladungsspeicherung mit galvanischen Zellen, Polymer-, Elektrolyt- und Keramikkondensatoren
  • Spulen und Transformatoren
  • Physikalische Grundlagen der Halbleiterphysik: Bändermodell, Ladungsträgerdichten, Ladungsträgertransport, Ausgleichsvorgänge
  • Halbleiterdioden: pn-Übergang, Modellierung, Schaltverhalten, Gleichrichterschaltungen
  • Nichtlineare keramische NTC- und PTC-Widerstände und Varistoren: elektrische und thermische Kennlinien, Sensorgrundschaltungen
  • Bipolar- und Feldeffekttransistoren: Transistorgleichungen, Kennlinien, Modellierung, Grundschaltungen
  • Arbeitspunkteinstellung und Frequenzverhalten von Transistorverstärkern, Rückkopplung und Stabilität, Transistorschaltstufen und Kippschaltungen
  • Differenzverstärker und Operationsverstärker

In Übungen werden die physikalischen und elektronischen Modelle anhand von Beispielen angewendet. Im Laborpraktikum werden Kennlinien elektronischer Bauelemente bestimmt und  einfacher Halbleiterschaltungen aufgebaut und evaluiert. Einige Versuche können über eLearning Module und remote gesteuerte Experimente vorbereitet werden.

Die Ergebnisse werden in technischen Berichten schriftlich zusammengefasst und präsentiert.

Eingangsvoraussetzungen:

Grundgebiete der Elektrotechnik 1 oder 2

Art der Prüfung:

Schriftliche Modulprüfung (180 Minuten) oder mündliche Modulprüfung (45 Minuten); weitere Zulassungsvoraussetzung: erfolgreiche Teilnahme am vorlesungs- und übungsbegleitenden Praktikum

Halbleiterschaltungstechnik

Lernergebnisse:
In „Halbleiterschaltungs- und Mikrorechnertechnik“ lernen die Studierenden, komplexere analoge und digitale Standardschaltungen, die aus passiven und aktiven Halbleiterbauelementen bestehen, zu analysieren und zu modifizieren. Im Hinblick auf geforderte Kenndaten, wie Arbeitspunkt, Verstärkung, Bandbreite und Grenzfrequenz  können die Studierenden mittels Anwendung mathematischer Modelle Bauelemente der Schaltungskomponenten dimensionieren. Bei der praktischen Vertiefung des Lehrstoffs können die Studierenden Schaltungen eigenständig entwerfen und mittels (SPICE-) Simulation auf Funktionsfähigkeit überprüfen. 


Inhaltsbeschreibung:

1) Digitaltechnik
    Grundlagen (Wiederholung aus DT), Verhalten logischer Gatter
    Schaltungstechnische Realisierung von Gattern, Schaltnetze, Schaltwerke,
    Speicher, Programmierbare Logik


2) Operationsverstärkeranwendungen (OP)
    Grundlagen (Wiederholung aus BG), Aktive Filter 1. und 2. Ordnung,
    Integratorfilter, Switched Capacitor Filter


3) Signalgeneratoren und Oszillatoren
    Sinus, Rechteck, Dreieck, Direkte digitale Synthese (DDS),
    LC & Quarzoszillator, Frequenzabstimmung, Amplitudenregelung

  
4) Stromversorgung
    Lineare Spannungsregler, Schaltregler

5) Leistungsverstärker

6) Phasenregelkreis

 

Art der Prüfung:

  • Schriftliche Prüfung, Dauer 90 Minuten
  • Prüfungsvoraussetzung ist die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum

Optoelektronik

Der Begriff Optoelektronik ist eine Kombination aus den Wörtern „Optik“ und „Halbleiterelektronik“ und umfasst alle Verfahren, die die Umwandlung von elektronisch erzeugten Daten und Energien in Lichtemission ermöglichen und umgekehrt. Dabei sollen die Vorteile der elektronischen Datenaufbereitung und -verarbeitung mit den Vorteilen der Lichtübertragung kombiniert werden.  Die Inhalte des Wahlpflichtfaches sind Lichtquellen wie Leuchtdioden und Laser und die optischen Empfangselemente.  Außerdem werden Anwendungsgebiete der Optoelektronik wie die Kameratechnik und die optische Messtechnik behandelt.

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