Grundlagen der Schaltungstechnik
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Lehrender:
- Prof. Dr.-Ing. habil. H. Beikirch
- Umfang:
- 4 SWS Vorlesung im 4. Semester,
- 1 SWS Übung im 4. Semester
- Ziel:
- Übersicht über die Grundlagen analoger und digitaler Schaltungen;
Kennenlernen von Eigenschaften und Verhalten; Berechnung und Simulation von Grundschaltungen
- Voraussetzungen:
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Inhalt:
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Teil 1: Analoge Schaltungen
- Transistor-Grundschaltungen
Übersicht; Arbeitspunkteinstellung; Ersatzschaltbilder (H-, Pi-, Y-ESB); Kennlinien; AP-Stabilisierung bei Bipolar- und Feldeffekt-Transistor; Stabilitätsfaktor; Signalverzerrungen; Klirrfaktor
- Statisches und dynamisches Verhalten der Grundschaltungen
Grundschaltungen des Bipolar-Transistors (Emitterfolger, Emitterschaltung, Basisschaltung) und FET (Sourceschaltung, Drainschaltung, Gatesschaltung); Gegenkopplung
- Mehrstufige Verstärkerschaltungen
Darlington-Schaltung; Kaskodeschaltung; Kopplung von Verstärkerstufen
- Konstantstromquellen und Stromspiegel
Konstantstromquellen mit Transistoren; Stromspiegel
- Differenzverstärker, Operationsverstärker
Grundschaltungen; Eigenschaften und Kenngrößen; OV-Grundschaltungen
- Leistungsverstärker
Grundlagen der Ein- und Gegentaktverstärker
- Schaltstufen
Zeitverhalten, komplexe Lasten, akt. Last, CMOS-Inverter., Leistungsschalter mit BPT bzw. MOSFET
- Simulation von Grundschaltungen
Simulation des Zeit- und Frequenzverhaltens ausgewählter Bauelemente
und Schaltungen mit PSPICE
Teil2: Digitale Schaltungen
- Grundlagen
Einführung; Besonderheiten der digitalen und Unterschiede zwischen analogen und digitale Schaltungen
- Elementare Grundgatterschaltungen
statische und dynamische Eigenschaften; openC/openD-Gatterschaltungen; Threestate-Schaltungen
- Schaltkreisfamilien
Übersicht; Eigenschaften und Schaltungen von Gattern; Logikpegel und -bereiche; stat. und dynam. Störabstand; Leistungsbedarf; bipolare integrierte Schaltungen; TTL-Schaltungen; TTL-Grundgatter; I2L-Schaltungen; ECL-Schaltungen; MOS-Schaltungen; Einkanal-MOS-Schaltungen; CMOS-Schaltungen (Grundschaltungen und Derivate, Integrationsstrukturen); BiCMOS-Schaltungen; Entwicklungstrend digitaler integrierter Schaltungen (u.a. LV, LVDS, GTL)
- Interfaceschaltungen
Zusammenschaltung unterschiedlicher Schaltkreisfamilien; Pegelanpassung; Anschluß fremder Lasten, Treiberfähigkeit, Transceiverschaltungen
- Kippschaltungen und Multivibratoren
Schaltungstechnik zu Latches und Flipflop-Stufen (bistabile Multivibratoren), Univibratoren (monostabile Multivibratoren), astabile Multivibratoren, Schwingungserzeugung/Generatorschaltungen
- Komplexe digitale Schaltungen
Schaltungstechnische Probleme der Umsetzung komplexer digitaler Schaltungen (Stromversorgung, Layout, Clocktree, Verkopplungen, Belastungen, Energiebilanz, Halbleiter-Integration)
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Fachliteratur:
- Seifart, M.: Analoge Schaltungen. Verlag Technik Berlin, 6. Auflage 2003
- Seifart, M.; Beikirch, H.: Digitale Schaltungen. Verlag Technik Berlin, 5. Auflage 1998
- Tietze, U.; Schenk, Ch.: Halbleiterschaltungstechnik. Springer Verlag Berlin/Heidelberg/New
York, 12. Auflage 2002
- Hering, E.; Bressler, K.; Gutekunst, J.: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler.
Springer Verlag Berlin/Heidelberg/New York, 5. Auflage 2005
- Naundorf, U.: Analoge Elektronik. Hüthig Verlag Heidelberg, 2001
- Naundorf, U.: Digitale Elektronik. Oldenbourg Verlag München/Wien, 2004
- Siegl, J.: Schaltungstechnik - Analog und gemischt analog/digital. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 2004
- Heinemann, R.: PSPICE Elektroniksimulation, Hanser Verlag, 3. Auflage 2001
- Pernards, P.: Digitaltechnik I. Grundlagen, Entwurf, Schaltungen. Hüthig Verlag Heidelberg, 4. Auflage, 2001
- Siemers, C.; Sikora, A.: Taschenbuch Digitaltechnik. Fachbuchverlag Leipzig, 2003
Informationsmaterial zur Vorlesung befindet sich auf dem Netzwerkserver des Instituts GS
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