Lehre.Elektronik1_WS24 (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

Für die Prüfungszulassung sich 50% der Hausübungspunkte insgesamt, also mind. 80,5 Punkte erforderlich. Für zusätzliche Hausübungspunkte können bis zu 2 Bonuspunkte für die Prüfungsklausur erworben werden.
VL-WocheThemaAufgabenblattPunkteAbgabetermin
1Physikalische Grundlagen und kirchhoffsche Sätze [E1U1.pdf] 1530.10.2024
2kirchhoffsche Sätze, Werzeugkasten [E1U2.pdf] 1807.11.2024
3Dioden [E1U3.pdf] 1814.11.2024
4Bipolartransistoren 1 [E1U4.pdf] 1821.11.2024
5Bipolartransistoren 2 [E1U5.pdf] 16 28.11.2024
6MOS-Transistoren [E1U6.pdf] 1605.12.2024
7Operationsverstärker [E1U7.pdf] 1812.12.2024
8Kapazität, Induktivität, zeitdiskrete Simulation [E1U8.pdf] 1319.12.2024
9Geschaltete RC- und RL-Glieder [E1U9.pdf] 15 16.01.2025
10 Frequenzbereich 1 [E1U10.pdf] 14 23.01.2025
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
523071 11 6
604452 9,5 7
604253 10,5 11,5
604417 7 5
604453 10 15
601962 0 11,5
604355 11,5 0
604254 9 12
544760 0 10
476485 0 0
604252 12,5 14
602942 0 0
604449 11,5 18
604186 11 17,5
604546 0 4
604345 12,5 18
604259 9,5 15
604311 6 9,5
604307 13 18
604197 7 9
604441 0 0
521622 0 0
538224 0 0
602495 0 0
604308 14 17,5
600691 11 12
602643 10 9
601112 14 18
604263 12,5 18
604262 11,5 0
538066 0 0
601263 14,5 12
604313 13,5 14
540285 9,5 8
517126 0 0
604261 13 18
601253 7 17
546872 13,5 16,5
603851 0 0
537670 10,5 8,5
604309 14 14
604314 12 13
604545 12,5 0
604450 11,5 10
604257 12 15
604445 10 17
602113 13,5 17
604202 10 5
604319 12,5 15
604344 10 18
604299 11 12
604444 7 10,5
604369 14,5 18
604194 10 0
604291 14 14,5
604342 15 16
604448 10,5 11
601877 11,5 14
604343 0 2
604258 10 13
604260 14 15
604443 8 8
604442 11 12
604310 10 18
604312 10,5 16
602090 10 12
604201 14 16
601876 0 0


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: ifcgi, Letzte Änderung: 14.11.2024 14:55:11

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