Elektronische Schaltungstechnik

Die Veranstaltung Elektronische Schaltungstechnik erweitert Ihr Wissen um schaltende und verstärkende Elemente. Die Kenntnisse daraus finden Einzug in vielfältige Produkte. Microcontroller im Handy und Automobil, Datenaufbereitungen in Sensoren (z.B. Bewegungsmelder) und vieles mehr beruhen auf den in diesem Kurs vorgestellten Komponenten und Schaltungen. Diese sind einfache Verstärkerschaltungen, sowie Dioden und Transistoren.

Der Kurs basiert auf den Kursen Elektrotechnik und Elektronik I und II, sowie dem dazugehörigen Labor verknüpft. In den Grundlagenveranstaltungen wurden Widerstände, Kondensatoren, Operationsverstärker, Halbleiter und digitale Logik bereits eingeführt.
In realen Schaltungen reicht es jedoch nicht aus zu wissen, wie ein ideales Bauteil funktioniert.

Wir müssen zusätzlich fragen:

• Welche Grenzen besitzt das reale Bauteil?
• Welche Angaben im Datenblatt sind für die konkrete Anwendung wichtig?
• Wie beeinflussen sich Bauteile gegenseitig?
• Was geschieht beim Schalten, bei hohen Frequenzen und bei hohen Strömen?
• Wie wird aus einzelnen Bauteilen schließlich eine funktionierende Schaltung?

Blockplan

Lernziele der Lehrveranstaltung

Nach Abschluss der Lehrveranstaltung können Sie

• ideale Bauteilmodelle und reale Bauteile voneinander unterscheiden,
• relevante elektrische, thermische und dynamische Kenngrößen aus Datenblättern auswählen und interpretieren,
• frequenzabhängiges Verhalten mit Frequenzgang und Bode-Diagramm beschreiben,
• passive und aktive Schaltungen für Signalverarbeitung und Schutz analysieren und dimensionieren,
• reale Operationsverstärker, Komparatoren und MOSFETs unter Berücksichtigung ihrer Grenzen einsetzen,
• Strompfade und Schaltzustände in Halb- und H-Brücken analysieren,
• grundlegende Treiber-, Bootstrap- und Totzeitkonzepte erklären,
• Teilschaltungen zu einem elektronischen Gesamtsystem zusammenführen und dessen Funktion beurteilen.

Voraussetzungen

Die Lehrveranstaltung baut insbesondere auf folgenden Inhalten auf:

• elektrische Grundgrößen, Netzwerke und Wechselstromrechnung,
• Widerstände und Kondensatoren,
• komplexe Impedanzen,
• Operationsverstärker-Grundschaltungen,
• Dioden, Bipolartransistoren und MOSFETs,
• digitale Logik und Wahrheitstabellen.

Relevante Wiederholungsmöglichkeiten:

Arbeiten mit diesem Kurs

Jeder Block verbindet mehrere Ebenen:

1. Schaltung beobachten: Was macht die Schaltung?
2. Modell verstehen: Welche vereinfachte Beschreibung verwenden wir?
3. Reales Bauteil untersuchen: Wo liegen die Grenzen des Modells?
4. Datenblatt lesen: Welche Kennwerte sind für die Anwendung relevant?
5. Simulation verwenden: Wie verändert sich das Verhalten bei anderen Parametern?
6. Entwurfsentscheidung treffen: Welches Bauteil bzw. welche Dimensionierung ist geeignet?

Viele Schaltungen können direkt im Browser mit CircuitJS / Falstad untersucht werden.

Weiterführende Quellen