Hochschule Kempten      
Fakultät Elektrotechnik      
GET2       Fachgebiet Elektronik, Prof. Vollrath      

Grundlagen Elektrotechnik 2 (GET2)

01 Einführung, Wechselgrößen

Prof. Dr. Jörg Vollrath


GET 2


Video GET2 01 Einführung kompakt

Video der 19. Vorlesung 8.6.2021


Länge: 1:22:04
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0:2:0 Eingangs und Ausgangswiderstand

Übersicht


Herzlich Willkommen!


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Fragen Sie! Die Vorlesung lebt von ihren Fragen.

Meine Person

Bei meiner Tätigkeit in der Industrie (1994-2010) wurden die neusten CMOS-Prozesstechnolgien für integrierte Schaltungen (DRAMs) eingesetzt.
In CMOS Technologie wurden Ladungspumpen, Spannungsregler, PLLs und DLLs, analoge Verstärker, Referenzspannungsquellen, digitale Schaltungen und high speed Busse realisiert.
Dabei traten nur parasitäre, laterale bipolare Transistoren auf.
Das Design in einer neuen Technologie musste gleich funktionieren, da ein Maskensatz mehrere hunderttausend Euro kostet.
Die Simulation wurde zur Schaltungsentwicklung eingesetzt und musste das reale Verhalten der Schaltung möglichst genau abbilden.

Eine grosse Bedeutung hat der Test.
Für die Simulation wurden sowohl CMOS Bauelemente, als auch parasitäre Widerstände und Kapazitäten von Leitungen und Bauelementen charakterisiert.
Am Speicherchip wurden mit Hilfe von Testpunkten interne Signal gemessen und mit der Simulation verglichen.
Ausserdem wurde die Gesamtfunktionalität bei verschiedenen Spannungen und Temperaturen verifiziert. Dabei wurde auch der Herstellungsprozess variiert (Process window).
Da Millionen von Chips hergestellt wurden traten einige Fehler nur sehr selten auf 1..100 ppm und mussten dennoch reproduziert, analysiert und behoben werden, um dass Produkt erfolgreich verkaufen zu können.

Meine Arbeitsgebiete


Literatur

Aktivierungsfragen:
Haben Sie schon Bücher für das Studium gekauft?
Haben Sie Bücher in elektronischer Form?
Wie haben Sie die Bücher genutzt?
Welche Alternativen zu Büchern nutzen Sie?

MOOC Circuits and Electronics



There are free and paid online classes available

MIT Open Courseware: Circuits and Electronics

edX: Circuits and Electronics

Book:
Agrawal, Lang
Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits

Modulübersicht


Grundlagen der Elektrotechnik 2



Details der Vorlesung GET 2

Ziele der Vorlesung


Sie können Netze an Sinusquellen entwerfen und analysieren


Lautsprecherweiche



Sinuslive 3-Wege-Frequenzweiche CR345
  • Analyse von Netzen an Sinusquellen durch Berechnung eines komplexen Widerstandes und einer Übertragungsfunktion
    Analytische Gleichungen
  • Verifikation von Ergebnissen mit SPICE
    numerische Berechnung

Wechselgröße: Ton

Das Bild zeigt die zeitabhängige Spannung eines Musikstückes im programm Audacity.
Dies ist ein Beispiel für die elektrische Nachrichtenübertragung.

Wechselgröße: Dynamo Taschenlampe

Das Bild zeigt eine Dynamo Taschenlampe. Durch den Hebel wird ein Zahnrad über ein Getriebe und dann ein Magnet bewegt, der in eine Spule eine Spannung induziert. Damit wird eine Batterie aufgeladen und eine LED (Light emitting diode) betrieben.
Dies ist typische elektrische Energietechnik.

Test 1

Geben Sie die charakteristischen Größen der folgenden Spannungsmessung an:

Spannungsmessung

Charakteristische Größen:
Wie kann man obiges Signal beschreiben?
Was ist in dem Bild dargestellt?
Diskutieren Sie mit ihrem Nachbarn.

Charakteristische Größen

  • Minimum: -1V; Maximum: 5V
  • Periodizität
    Der Verlauf wiederholt sich.
    y(t+T)=y(t)

    Periodendauer T [s]


    T=50ms/8.5=6ms

    Frequenz f [Hz]


    \( f = \frac{1}{T} = 170 Hz \)

    Amplitude \( \hat{u} \)


    \( \hat{u} = \frac{ Max - Min}{2} \)
    \( \hat{u} = \frac{5 V - (-1 V)}{2} = 3 V \)

    Schwingungsbreite


    \( u_{PP} = u_{Max} - u_{Min} \)
Das Signal nennt man eine periodische Schwingung.
Es kann Strom oder Spannung sein.
Der Maximalwert wird auch Scheitelwert genannt.
Die Schwingungsbreite nent man auch Spitze-Spitze-Wert (peak to peak value).

Praxisbezug: Oszilloskop

Aufnahme schneller periodischer Signale
Die Triggereinheit bewirkt dabei, dass die Kurven immer ab dem selben Zeitpunkt aufgenommen werden.
→ Oszilloskop

Periodische Schwingung

Periodizität


v(t) = v(t +kT)
k= 0,±1, ±2, ±3
  • Signal v(t) kann Strom oder Spannung sein
  • Periodendauer T[s]
  • Frequenz f [Hz] = 1/T
  • Maximalwert ,

    Scheitelwert


    vmax = max(vmax, |vmin|)

Schwingungsbreite

Spitze Spitze Wert (peak-to-peak value)
vpp = vmax - vmin

Fragen


Wechselgrößen

Begriffe der Wechselgrößen

Test 2

Geben Sie die Charakteristischen Größen der folgenden Spannungsmessung an:

Zusammenfassung und nächstes Mal


02 Wechselgrößen


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