Hochschule Kempten      
Fakultät Elektrotechnik      
Elektronik       Fachgebiet Elektronik, Prof. Vollrath      

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-   Projektpraktikum Elektronik


SS 2022 Ein Audioverstärker

Prof. Dr.-Ing. Jörg Vollrath


Dies ist ein Projektpraktikum mit 3 SWS begleitet von 1 SWS Projektmanagment.
Es werden Gruppen zu jeweils 4 Studierenden gebildet, die 2 Schaltungsaufbauten durchführen.
Innerhalb einer 4er Gruppe arbeiten jeweils 2 Studierende zusammen.

Zwei Blöcke zu jeweils 180 min stehen pro Woche zur Verfügung.
In jedem Block können bis zu 4 Gruppen a 4 Personen betreut werden.
Der Betreuer besucht jede Gruppe von 4 Personen 2 mal pro Block pro Woche.

Es soll ein Audioverstärker aufgebaut werden.

Sie Arbeiten selbständig, suchen Informationen und führen die herausgearbeiteten Arbeitsschritte durch


Für alle Arbeitsschritte gibt es Praktikumsanleitungen (Schritt für Schritt), Vorlesungsskript und meistens Videos


Lesen Sie sich diese Seite sorgfältig durch und sammeln Sie Fragen


Sie können auch Alternativen mit Ihrem Betreuer diskutieren


Viel Spass



Evaluierung SS2022


Ergebnisse der Evaluierung

Durchführung


Es gibt Blöcke a 4 x 45 min. Projektplanung und Projektpraktikum gehören zusammen.
Die Aufgabenbeschreibung wird im Wintersemester in der letzten Vorlesung vorgestellt.
NrDatumSemesterplanungThema
0121.3./22.3. 14:00Projektplanung Kolb
0228.3./29.3. 14:00Projektplanung Kolb
034.4./5.4.Projektarbeit Vollrath
0411.4./12.4.Projektarbeit Vollrath
0525.4.Projektarbeit Vollrath
0526.4. 14:00Projektplanung Kolb
062.5. 14:00Projektplanung
Projektarbeit
Kolb
Vollrath
063.5. Projektarbeit Vollrath
079.5./10.5.Projektarbeit Vollrath
0816.5./17.5.Projektarbeit Vollrath
0923.5./24.5.Projektarbeit Vollrath
1030.5. 14:00
31.5. 8:00 Haubenschloßstr.
Projektplanung
Projektarbeit
Kolb
Vollrath
1113.6./14.6.Projektarbeit Vollrath
1220.6./21.6.Projektarbeit Vollrath
1327.6./28.6. 14:00Projektplanung reviewKolb
144.7./5.7.Projektergebnisse Präsentation T129/130, T138 Vollrath

Start praktisch in Präsenz: Mo 21. bzw. Di 22.3.2021


Der komplette Block steht ihnen als Arbeitszeit zur Verfügung.
Während dieser Zeit bekommen Sie zu den angegebenen Zeiten eine Beratung.
Zusätzliche Zeiten im Labor können Sie gerne vereinbaren. Dann steht nur ein Mitarbeiter zur Verfügung.
Lesen Sie sich diese Anleitung durch und sammeln Sie Fragen und planen Sie die ersten Schritte.

Montag 14:00-17:15
Details Projektarbeit:
14:00 - 15:30 14:00-14:15 (T241a)Gruppe I ****50, R S****94, B P****45, K S****12, S D
14:15-14:30 (T241b)Gruppe J ****42, B M****51, L J****00, C E****52, G A
14:30-14:45 (T219b)Gruppe K ****17, K F****08, S R****04, G J****66, Z J
14:45-15:00 (T222)Gruppe L ****17, Z J****34, G K****28, J J****38, E D
15:00-15:15 (T219b)Gruppe M ****05, T N****53, W M****15, E N****53, S P
15:15-15:30 (T222)Gruppe N
15:15-15:30 (T241b)Gruppe O ****60, M S****53, W N
15:45 - 17:1515:45-16:00 (T241a)Gruppe I
16:00-16:15 (T241b)Gruppe J
16:15-16:30 (T219b)Gruppe K
16:30-16:45 (T222)Gruppe L
16:45-17:00 (T219b)Gruppe M
17:00-17:15 (T222)Gruppe N

Dienstag Projektplanung 14:00-17:15:
Details Projektarbeit 8:00-11:45
8:00 - 9:30 8:00-8:15 (T241a)Gruppe A ****02, S L****23, F L****53, K C****08, B F
8:15-8:30 (T241b)Gruppe B ****91, K L****68, S M****89, M F****40, F A
8:30-8:45 (T222)Gruppe C ****46, W M****44, G N****28, L J****18, K A
8:45-9:00 (T219b)Gruppe D ****79, F N****64, D O****47, B F****33, H N
9:00-9:15 (T219b)Gruppe E ****70, R M****41, K T****15, B F****97, G F
9:15-9:30 (T222)Gruppe F ****06, K J****43, F T****45, I A****83, A A
9:15-9:30 (T241b)Gruppe G ****90, G M****32, R M****35, R C****48, R M****98, S M
10:00 - 11:3010:00-10:15 Gruppe A (T241a)Gruppe A
10:15-10:30 Gruppe B (T241b)Gruppe B
10:30-10:45 Gruppe C (T222)Gruppe C
10:45-11:00 Gruppe D (T219b)Gruppe D
11:00-11:15 Gruppe E (T219b)Gruppe E
11:15-11:30 Gruppe F (T222)Gruppe F


Bewertung des Berichts


Typische Berichte haben erfahrungsgemäß eine Länge von etwa 22 Seiten.
Maximal 2 Personen dürfen einen Bericht zusammen abgeben, indem klar ersichtlich ist, welcher Teil von welcher Person erstellt wurde (Namenskennzeichnung). Dann sollte der Bericht entsprechend länger sein.
Anzahl Formeln, Anzahl Fotos, Anzahl Simulationen, Anzahl Messungen, Textlänge (kByte).
Die Anzahl wird jeweils mit der Qualität (verständlich, lesbar, kommentiert) gewichtet.

Präsentation und Bewertungsbogen


Es steht ein Bewertungsbogen zur Verfügung zum Ausfüllen während der Vorträge.
Die Präsentationen finden nach jetziger Planung in Präsenz in Raum T129/130 T138 statt.
Bitte schicken Sie mir die Präsentationen vorher per Email, damit ich von einem PC aus die Präsentationen ohne Hardwarewechsel steuern kann.
Da 180 min für 20..24 Personen zur Verfügung stehen, gehen Sie bitte bei der Präsentation von etwa 3..5 min Vortragszeit pro Person aus, damit noch Zeit für Rückmeldungen und Fragen übrig bleibt.
Bewertungsbogen

Bewertung, Organisatorisches


Denken Sie bitte daran, eine wöchentliche Kurzmail über ihren Arbeitsfortschritt zu senden (Das geht in die Bewertung ein).
Die Präsentationen finden am 04/05.07.2022 zu den Praktikumsterminen statt.
Am Präsentationstermin gibt jeder Teilnehmer eine Abschätzung des individuellen Breitrags der Gruppenmitglieder zur Gesamtarbeit ab.
Die Ausarbeitungen müssen bis zum 03.07.2022 vorliegen (Ausdruck oder elektronische Kopie, wie mit dem Betreuer vereinbart).

Bitte senden Sie jede Woche eine kurze Email mit den Stichpunkten ihrer Aktivitäten an ihren Betreuer.
Bitte planen Sie ca. 1 Din A4 Seite Bericht pro 90 min Projektpraktikum.
Bitte machen Sie einen Coronaschnelltest vor dem Präsenzpraktikum und bringen Sie das Ergebnis mit.




Aufgabenstellung


Ein Tonsignal aus der Klinkenbuchse eines PCs oder eines Laptops soll mit einem Filter bearbeitet und auf einem Lautsprecher ausgegeben werden.
Dazu charakterisiert man die Signalquelle und den Verbraucher, erstellt ein Ersatzschaltbild und entwickelt dann Schaltungen für die einzelnen Blöcke: den Verstärker, den Bandpass und die Leistungsendstufe.
Ein grobes Blockschaltbild sieht man oben.
Die einzelnen Bauelemente und Teilschaltungen sollen mathematisch und mit einem Ersatzschaltbild beschrieben werden, gemessen werden, bei Bedarf ein LTSPICE Modell erstellt werden und das Verhalten simuliert werden.
Die Schaltung soll erst auf einem Breadboard aufgebaut und dann auf einer Lochrasterplatine gelötet werden.
Jeder Studierende gibt einen Bericht über seinen Beitrag zum Projektpraktikum ab.
Am Ende gibt es eine Präsentation der einzelnen 4er Gruppen via Zoom oder in Präsenz.



Im Bild sehen Sie den Audio-Klinkenausgang als Signalgenerator, das Breadboard für den Schaltungsaufbau mit beispielhaft platzierten Bauteilen, einen Lautsprecher und verschiedene Spannungsversorgungen.
Der Electronic Explorer als Elektroniklabor mit Spannungsversorgung, Funktionsgenerator und Oszilloskop ist hier nicht gezeigt.
Bedienung Electronic Explorer

Beispiel: Ringoszillator


Als Beispiel für ein verkürztes Projektpraktikum gibt es eine Ringoszillatorschaltung.
Ringoszillator


Bedienung Electronic Explorer


Bedienung Electronic Explorer
Ein stehendes formatfüllendes Oszilloskopbild, Oszilloskop Messungen (Amplitude, Mittelwert), xy-Darstellung einer Kennlinie, Messwertaufnahme
Spannungsgenerator und Funktionsgenerator

Kurzvideos


Hinweis auf die Verwendung der Praktikumsanleitungen (Schritt für Schritt Beschreibung)
Schaltungsaufbau und Löten
SMD Löten

Berichte


Keine ich oder wir Form.
Der zeitliche Ablauf kann in einem Projektplan dargestellt werden.
Der Projektplan umfasst eine Tabelle mit Terminen als Spalten und Aufgaben, Personen, Resourcen als Zeilen.
Der Projektplan wird durch einen Erläuterungstext ergänzt.
Es gibt eine Liste der verbrauchten, verwendeten Materialien.

Schaltpläne, Messwerte, Messwertdarstellungen sollten im Text erläutert werden.
Dateinamen und das Dokument sollten den Namen des Autors enthalten.
LTSPICE Abbildungen sollten einen weissen Hintergrund (Tools, Color Preferences) haben.
Die Bilder haben eine Bildunterschrift.
Es gibt ein Literaturverzeichnis. Internetquellen werden mit Link und Abrufdatum angegeben. Zur persönlichen Sicherung kann ein pdf-Ausdruck der Seite in einem Verzeichnis abgelegt werden.
Kleine Fenster bei Bildschirmkopien haben eine erkennbar grosse Schrift.

Es gibt eine Anleitung zum Erstellen von Arbeiten L:\info\Alle_Studiengaenge\Abschlussarbeiten,Projektarbeiten

Fragen


Was wissen Sie über Audioausgang, Operationsverstärker, MOSFET, Filter, Bandpass, Lautsprecher?

Haben Sie für das Bauteil, die Teilschaltung eine Gleichung/Theorie, ein Schaltbild, einen Aufbau, eine Messung, Parameter und eine Simulation (LTSPICE)?

Wie sieht die Spezifikation, die Dokumentation, das Datenblatt ihrer Schaltung aus?

AudioausgangLautsprecherOperationsverstärkerMOSFET FilterEndstufeSpannungsversorgungGesamtschaltung
Theorie
Datenblatt
Modell
Simulation
Messschaltung
Messdaten

Wie ist das statische I(U) oder Uaus(Uein), dynamische U(f) Verhalten, die Leistung und der Wirkungsgrad einzelner Bauelemente und Schaltungen?

Referenzen


Vorlesung Elektronik 1
Vorlesung Elektronik 3 (Alt)
Praktikum Elektronik 3 (Alt)

MOSFET Verdrahtung



NFET 2SK209, PFET SSM3J338

LTSPICE Schaltbild herunter laden


Auf meinen Seiten: Rechtsklick auf die Schaltung.
Es erscheint eine Liste aller benötigten Dateien.
Diese nacheinander mit Rechtsklick 'Ziel speichern unter' herunterladen.
Die Hauptdatei in LTSPICE öffnen und simulieren.

Ansonsten im Internet den Schaltplan nach zeichnen, Modelle suchen, Simulation erstellen, Simulieren.
Es stehen jetzt noch die Transistoren TN0702 (NFET) und LP0701 (PFET) zur Verfügung.
Beachten Sie die maximale Leistungsaufnahme der Transistoren bei den Messungen und im Betrieb.
Es stehen 1uF, 4.7uF, 10uF, 47uF und 100 uF Kondensatoren zur Verfügung.
Es stehen 1 W 1Ω, 5Ω und 9Ω Widerstände zur Verfügung.

Opamp Model


Sie haben eine Datei AD45.sub mit der Netzliste des Opearationsverstärker als Schaltkreis.
Laden Sie das Symbolfile OpAmp5.asy
Ändern Sie den Dateinamen entsprechend ihrer OpAmp Bezeichnung z.B. "AD45.asy".
Öffnen Sie die Datei mit einem Texteditor und ersetzen Sie OpAmp5 an 3 Stellen mit dem benötigten Namen.
SYMATTR Value OpAmp5
SYMATTR Prefix X
SYMATTR SpiceModel OpAmp5.asc
SYMATTR Value2 OpAmp5
SYMATTR Description Precision Operational Amplifier
Unter SpiceModel sollte der heruntergeladene Opamp Dateiname stehen.
SYMATTR Value AD45
SYMATTR Prefix X
SYMATTR SpiceModel AD45.asc
SYMATTR Value2 AD45
SYMATTR Description Precision Operational Amplifier
Danach können Sie das Model verwenden.

Dies ist der Pfad zu LTSPICE: L:\apps\LTC\LTspiceIV\scad3.exe

Lessons Learned


Niederohmige Widerstände müssen eine höhere Maximalleistung haben. I = 300mA, R = 10 Ohm, P = 0.9 Watt
Es müssen höhere Werte für Kapazitäten (10 uF, 47 uF, 100 uF, 250 uF) zur Verfügung stehen.
5 V Betriebsspanung sind für den gewählten MOSFET sehr wenig.

Batteriespannungsversorgung fehlen 9 V Blockbatterie, 3 V, 1.5 V und Clip.

Überprüfung, Lagerung und Vorbereitung der Projektkoffer
Dokumentation und Regeln für einen Bestellvorgang