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elektronische_schaltungstechnik:block00 [2026/09/27 17:11] – mexleadminelektronische_schaltungstechnik:block00 [2026/09/27 17:29] (current) – mexleadmin
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 Damit wächst die vollständige Leit-Schaltung im Laufe des Semesters aus bereits verstandenen Teilfunktionen zusammen. Damit wächst die vollständige Leit-Schaltung im Laufe des Semesters aus bereits verstandenen Teilfunktionen zusammen.
  
-===== 0.5 Überblick über die Lehrblöcke =====+===== 0.5 Ausblick auf das Semester =====
  
-^ Block ^ Thema ^ Bezug zur Leit-Schaltung ^ +Die Leit-Schaltung wird im Verlauf des Semesters schrittweise erschlossen. Dabei gliedert sich der Kurs in drei größere Themenbereiche.
-| 01 | Vom Schaltplansymbol zum realen Bauteil | Shunt, Bauformen, thermisches Verhalten, reale Schalter | +
-| 02 | Frequenzgang, Dezibel und Bode-Diagramm | grundlegendes Werkzeug für frequenzabhängige Schaltungen | +
-| 03 | Der reale Kondensator | Versorgungskondensatoren, parasitäre Eigenschaften, DC-Bias | +
-| 04 | Passive Filter und Filterentwurf | Filterung von Mess- und Störsignalen | +
-| 05 | Operationsverstärker und aktive Filter | Signalverstärkung und aktive Filterstrukturen | +
-| 06 | Komparator und Schmitt-Trigger | Umwandlung eines analogen Messsignals in eine robuste Schaltentscheidung | +
-| 07 | Referenzspannung und Überstromschutz | VREF, OCP und Abschaltung der Leistungsstufe | +
-| 08 | MOSFET als realer Schalter | Low-Side-Schalter, $R_{ +
-m DS(on)}$, Gate-Ladung und Schaltverluste | +
-| 09 | Halbbrücke und induktive Last | Strompfade, Freilauf und Motorinduktivität | +
-| 10 | High-Side-Ansteuerung | Gate-Treiber, Floating Supply und Bootstrap | +
-| 11 | H-Brücke, PWM und Totzeit | vollständige Vollbrücke, Drehrichtung, PWM und Shoot-through | +
-| 12 | Hilfsversorgung und Gesamtsystem | VDRV-Erzeugung und Zusammenführung der Teilsysteme |+
  
-===== 0.6 Ausblick =====+==== 0.5.1 Reale passive Bauteile und frequenzabhängiges Verhalten ====
  
-Die vollständige Leit-Schaltung muss zu diesem Zeitpunkt noch nicht im Detail verstanden werden.+Im ersten Teil geht es um den Übergang vom idealen Bauteilmodell zum realen Bauteil. Gleichzeitig werden die Werkzeuge eingeführt, mit denen frequenzabhängiges Verhalten später beschrieben werden kann.
  
-In den folgenden Blöcken wird sie schrittweise erschlossen:+^ Block ^ Thema ^ Leitfrage / zentraler Gedanke ^ Bezug zur Leit-Schaltung ^ 
 +| **01** | **Vom Schaltplansymbol zum realen Bauteil** | Was unterscheidet Symbol, Modell und physisches Bauteil? | Shunt, Widerstände, Bauformen wie 0402/0603/1206/THT, Verlustleistung, Toleranz, Temperaturabhängigkeit und Kelvin-Anschluss; kurzer Blick auf reale Schalter und Logik | 
 +| **02** | **Frequenzgang, dB und Bode** | Wie beschreiben wir frequenzabhängiges Verhalten kompakt? | Übertragungsverhalten, Amplitude und Phase, dB-Darstellung und Bode-Diagramm als Werkzeug für die folgenden Blöcke | 
 +| **03** | **Der reale Kondensator** | Warum verhält sich ein echter Kondensator nicht wie $\frac{1}{j\omega C}$? | Kondensatoren der Leit-Schaltung, ESR, ESL, Selbstresonanz, DC-Bias, Elektrolytkondensatoren und Entkopplung | 
 +| **04** | **Passive Filter und Filterentwurf** | Wie lässt sich ein gewünschtes Frequenzverhalten gezielt einstellen? | RC-Tiefpass, Filterung des Strommesssignals, Grenzfrequenz, Belastung und praktische Dimensionierung |
  
-===== 0.6 Ausblick auf das Semester =====+Am Ende dieses Abschnitts sollen reale passive Bauteile nicht mehr nur über ihren Nennwert beschrieben werden. Stattdessen werden Bauform, thermisches Verhalten und Frequenzabhängigkeit gemeinsam betrachtet.
  
-Die Leit-Schaltung wird im Verlauf des Semesters schrittweise erschlossen. Jeder Block greift dabei eine zentrale Fragestellung auf und verbindet sie mit einem konkreten Teil der Schaltung.+==== 0.5.2 Analoge Signalverarbeitung und Schutz ==== 
 + 
 +Im zweiten Teil wird aus kleinen analogen Messsignalen eine auswertbare und robuste Schutzinformation. Dabei werden bekannte OPV-Grundlagen aus den vorherigen Veranstaltungen aufgegriffen und in konkreten Schaltungen eingesetzt.
  
 ^ Block ^ Thema ^ Leitfrage / zentraler Gedanke ^ Bezug zur Leit-Schaltung ^ ^ Block ^ Thema ^ Leitfrage / zentraler Gedanke ^ Bezug zur Leit-Schaltung ^
-| **1** | **Vom Schaltplansymbol zum realen Bauteil** | Was unterscheidet Symbol, Modell und physisches Bauteil? | Shunt, Widerstände, Bauformen wie 0402/0603/1206/THT, Verlustleistung, Toleranz und Temperaturabhängigkeit; kurzer Blick auf Schalter, Gatter und ROM | +| **05** | **Operationsverstärker und aktive Filter** | Wie werden aus passiven Netzwerken aktive Signalverarbeitungsschaltungen? | Reaktivierung bekannter OPV-Grundschaltungen, reale OPV-Grenzen und aktive Filter; bewusst auch Beispiele außerhalb der Leit-Schaltung | 
-| **2** | **RC-Schaltungen im Zeitbereich** | Wie reagieren elektrische Schaltungen auf Änderungen? | Laden und Entladen von Kondensatoren, Zeitkonstante und RC-Verhalten im Messpfad | +| **06** | **Komparator und Schmitt-Trigger** | Wann wollen wir nicht verstärken, sondern entscheiden? | Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Ereignis; Schaltschwelle und Hysterese | 
-| **3** | **Frequenzgang, dB und Bode** | Wie beschreiben wir frequenzabhängiges Verhalten kompakt? | RC-Tiefpass, PWM mit $30~\mathrm{kHz}$ sowie Amplituden- und Phasengang | +| **07** | **Referenzspannung und Überstromschutz** | Wie wird aus einem Messwert eine robuste Schutzfunktion? | Verstärktes Shuntsignal, $V_{\rm REF}$, OCP und Rückwirkung auf die Freigabe der Leistungsstufe | 
-| **4** | **Der reale Kondensator** | Warum verhält sich ein echter Kondensator nicht wie $\frac{1}{j\omega C}$? | Kondensatoren der Leit-Schaltung wie $100~\mathrm{\mu F}$, $100~\mathrm{nF}$ und $10~\mathrm{nF}$; ESR, ESL, Selbstresonanz, DC-Bias, Elektrolytkondensator und Entkopplung | + 
-| **5** | **Operationsverstärker und aktive Filter** | Wie werden aus passiven Netzwerken aktive Signalverarbeitungsschaltungen? | Reaktivierung des OPV, aktive Tief- und Hochpässe sowie reale OPV-Grenzen; bewusst auch Anwendungen außerhalb der Leit-Schaltung | +Nach diesem Abschnitt ist der Mess- und Schutzpfad der Leit-Schaltung weitgehend erschlossen: Der Motorstrom wird erfasst, aufbereitet, mit einer Referenz verglichen und kann eine Abschaltung auslösen. 
-| **6** | **Komparator und Schmitt-Trigger** | Wann wollen wir nicht verstärken, sondern entscheiden? | Umwandlung eines analogen Messsignals in ein digitales Ereignis | + 
-| **7** | **Referenzspannung und Überstromschutz** | Wie wird aus einem Schwellwert eine robuste Schutzfunktion? | Referenzspannung $V_{\rm REF}$, Überstromerkennung OCP und Rückwirkung auf die Freigabe der Leistungsstufe | +==== 0.5.3 Leistungselektronik und Gesamtsystem ==== 
-| **8** | **MOSFET als realer Schalter** | Warum ist „Gate high = an“ nicht die ganze Wahrheit? | Low-Side-MOSFET, $R_{\rm DS(on)}$, Gate-Ladung und Gate-Widerstand | + 
-| **9** | **Halbbrücke und induktive Last** | Was passiert mit dem Strom, wenn der Schalter öffnet? | Halbbrücke, Motor, Freilaufpfade und Body-Diode |+Im dritten Teil wird der zunächst ideale Leistungsschalter schrittweise durch eine reale MOSFET-Leistungsstufe ersetzt. Aus einem einzelnen Schalter entsteht zunächst eine Halbbrücke und schließlich die vollständige H-Brücke. 
 + 
 +^ Block ^ Thema ^ Leitfrage / zentraler Gedanke ^ Bezug zur Leit-Schaltung ^ 
 +| **08** | **MOSFET als realer Schalter** | Warum ist „Gate high = an“ nicht die ganze Wahrheit? | Low-Side-MOSFET, $R_{\rm DS(on)}$, Gate-Ladung, Gate-Widerstand sowie Leit- und Schaltverluste | 
 +| **09** | **Halbbrücke und induktive Last** | Was passiert mit dem Strom, wenn der Schalter öffnet? | Halbbrücke, Motorinduktivität, Strompfade, Freilauf und Body-Diode |
 | **10** | **High-Side-Ansteuerung** | Wie schaltet man einen N-Kanal-MOSFET oberhalb von $V_M$? | Floating Supply, Bootstrap und Gate-Treiberstufe | | **10** | **High-Side-Ansteuerung** | Wie schaltet man einen N-Kanal-MOSFET oberhalb von $V_M$? | Floating Supply, Bootstrap und Gate-Treiberstufe |
-| **11** | **H-Brücke und PWM** | Wie entstehen Drehrichtung, Drehmoment, Bremsen und Shoot-through? | vollständige Vollbrücke, Schaltzustände, PWM, Totzeit und zugehörige Logik | +| **11** | **H-Brücke, PWM und Totzeit** | Wie entstehen Drehrichtung, Drehmoment und sichere Schaltzustände? | vollständige Vollbrücke, PWM, Bremszustände, Shoot-through, Totzeit und Logik | 
-| **12** | **Hilfsversorgung und Gesamtsystem** | Wie wird aus den Einzelblöcken eine funktionierende Elektronik? | $V_{\rm DRV}$-Versorgung, DC/DC-Wandler, LC-Struktur, Integration und Gesamtanalyse |+| **12** | **Hilfsversorgung und Gesamtsystem** | Wie wird aus den Einzelblöcken eine funktionierende Elektronik? | $V_{\rm DRV}$-Erzeugung, DC/DC-Wandler, LC-Struktur sowie Integration und Gesamtanalyse | 
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 +Am Ende des Semesters soll die anfangs komplex wirkende Schaltung als Zusammenspiel nachvollziehbarer funktionaler Blöcke verstanden werden. 
  
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-Die Leit-Schaltung wird damit nicht in einem Schritt vollständig erklärt. Stattdessen wird sie Block für Block aus bereits bekannten und neu vertieften Konzepten zusammengesetzt. Am Ende des Semesters soll die anfangs komplex wirkende Schaltung als Zusammenspiel nachvollziehbarer funktionaler Blöcke verstanden werden. 
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