Einführung

Elektronik II
12.04.2014
E. Riedle
Das Elektronik II Team
-
Prof. Dr. Eberhard Riedle
Fakultät für Physik, LS für BioMolekulare Optik
[email protected]
-
„Multisim 10“
-
"NI Multisim Analog Devices Edition" kostenlos
(nicht besonders adaptiert auf Digitalelektronik)
Simulationsprogramm (Multisim 14.0 verfügbar)
- homepage:
http://www.bmo.physik.uni-muenchen.de/~riedle/Elektronik_II/
Elektronik I, WS 2015/16
(E. Riedle)
0. Vorstellung und Einleitung
I. Lineare passive Bauelemente
1) Grundbegriffe, Widerstände, Kondensatoren, Spulen
2) Lineare Netzwerke
- Reduzierung, Wheatstone'sche Brücke
3) Komplexe Amplituden in linearen Netzwerken
4) Anwendungen und Beispiele
- Filterschaltungen, Schwingkreise
II. Netzwerke mit aktiven Bauelementen
1) Aktive Bauelemente
- Spannungs- und Stromquelle, Ersatzschaltbilder
2) Zweipolquelle
3) Kreisstromverfahren, Knotenspannungen, Numerische Verfahren
4) Vierpole
- Transformator, Vierpol- oder Filterkette
5) Leitungen, HF-Leitungen, Leitungstransformator etc.
- Reflexion, Transmission
- Anwendungen: kurze Pulse, Impedanztransformatoren
- Oberflächenwellen, HF-Filter
III. Messtechnik und Schaltungssimulation
IV. Halbleiterbauelemente
1) Einleitung mit Kurzübersicht
- Halbleiter, Dotierung, p-n Übergang
- Shockley-Gleichung, Durchbruchsmechanismen
2) Dioden - Kenlinienaufnahme etc.
- NF Dioden: Gleichrichterdiode, Kapazitätsdiode, Z-Diode, Spannungsregler
- HF Dioden: Oszillatoren, Tunneldiode, Backwarddiode, pin-Diode
3) Transistoren
- pnp / npn Transistor, Kennlinien, Arbeitspunkt
- Grundschaltungen: Emitterschaltung, Kollektorschaltung, Basisschaltung
- Verstärkung: Ruhestromeinstellung, Kleinsignalverstärkung
Strom-/Spannungs-Gegenkopplung, Bootstrapping
zweistufiger Verstärker, Differenzverstärker, Darlington-Stufe
- Transistor als Schalter - ohmsche Last, kapazitive Last, induktive Last
- FET’s: JFET, MOSFET, HEMT, Thyristor, Triac
- Dimmer, Analogschalter
- Spannungsregler, Netzteile, Konstantstromquelle
V. Integrierte Schaltungen / Operationsverstärker (OPAMP)
1) Aufbau (3 Stufen) und Funktionsweise
2) Herstellung integrierter Schaltungen
3) Betriebsarten des OPAMP, Mit- und Gegenkopplung, Übertragunsgkennlinie,
reale OPAMPs, Auswahl für praktische Anwendungen
4) Übertragungscharakteristik:
- Spannungsverstärker (invertierend / nichtinvertierend)
- Rechenschaltungen: Addierer, Subtrahierer, Differenzierer
Integrierer, Logarithmierer, Delog., Wurzel, etc.
- Komparator, Schmitt-Trigger, Sample&Hold
- U/I Converter, I/U Converter
- "gated" Integrator (Beispiel; Anwendung)
- aktive Filter, Instrumentenverstärker
- Hochspannungsverstärker (Beispiel)
- Funktionsgeneratoren
- hochstabile Netzteile
- Schaltungen mit dem Zeitgeber "555"
VI. Steuerung und Regelung
1) Grundlagen, Zweipunktregler, Dreipunktregler, Bode - Diagramm (Stabilität)
2) Elemente des Regelkreises: Regelstrecke, Meßglied, Stellglied, Regler
3) PID - Regler, Einstellung
4) Beispiel: Fabry-Perot-Stabilisierung
5) PLL (phase-locked-loops)
VII. Optoelektronische Bauelemente
1) Photowiderstände
2) Photodioden, -transistoren; Differenzdetektion
3) Photomultiplier
4) Leuchtdiode, Diodenlaser
5) Optokoppler
6) Anzeigen
7) Akustooptische und elektrooptische Modulatoren
Elektronik II, SS 2016
(E. Riedle)
I.
Einführung in die Digitalelektronik
Grundbegriffe, Wahrheitstabellen
II. Elemente logischer Schaltungen
Einführung
Realisierung logischer Funktionen, AND, OR, NAND, NOR
Dioden Logik (DL), Dioden und Transistor Logik (DTL)
Transistor-Transistor-Logik (TTL)
III. Elektronische Wandler
Analog/digital Wandler
Digital/analog Wandler
IV. Logische Schaltungen
Boole'sche Algebra und logischer Schaltkreisentwurf
Grafische Funktionserstellung und - Minimierung
Karnaugh-Diagramme
V. Kombinatorische und sequentielle Netzwerke
Technische Realisierung logischer Schaltungen
TTL - Logikgatter, Low-Power-Schottky TTL, ECL-Logik
MOS / CMOS - Logikgatter
Flip-Flops und Zähler, Multiplexer / Demultiplexer, Schmitt-Trigger
Arithmetische Operationen mit digitalen Schaltungen
VI. Elektronische Speichermedien
Halbleiter-Speicherbausteine:
RAM (random access memory), ROM (read only memory),
PROM, EPROM, EEPROM, DRAM
Floppy-Disk, Hard-Disk, CD, Magnetooptische Speicher
VII. Weitere digitale Bauelemente
Optokoppler, optoelektronische Digitalschaltungen
Charged Coupled Devices
VIII. Optische Nachrichtenübertragung
Dispersion in Glasfasern, Transmissionsfenster, Optische Verstärker
IX. Rechner
Mikrorechner, Speicherprogrammierbare Steuerungen
X. Schnittstellen und Bussysteme
RS232, IEEE, Centronics
Modem
XI. Computernetze
Wichtige Realisierungen: Hardware undSoftware
Vernetzung (Hardware und Software) der LMU, LRZ, Physik, WWW
VDD
in
15V
out
G
A
T
B
digital schaltbarer Tiefpass
12
VL
13
Key = 1
VDD
2
3
12V
1
10k :
15
Key = 2
14
16
10
11
Key = 3
9
7
6
8
ADG411
GND
VSS
5
4
Key = 4
VCC
-15V
10nF
40nF
20nF
digital schaltbarer
Verstärker
VCC
13
12V
VDD
12
10k :
VL
3
10k :
80nF
2
1
14
20k :
4
15
16
2
11
40k :
6
10
3
9
6
80k :
7
7
1
8
Key = 1
LF357N
12V
VSS
GND
4
5
VDD
ADG411-12V
Key = 2
Key = 3
G
A
Key = 4
5
VCC
VCC
12V
B
T
Key = 1
>=1
Dezimal zu BCD Kodierer
OR2
>=1
>=1
OR2
>=1
OR2
>=1
OR2
OR2
1
1
Key = 2
2.5 V
Key = 3
OR2
>=1
5V
VCC
2
OR2
2.5 V
Key = 4
>=1
OR2
Key = 5
>=1
4
OR2
Key = 6
>=1
2.5 V
OR2
Key = 7
Key = 8
OR2
>=1
8
2.5 V
Key = 9
Vor/ Rückwärts - Dezimalzähler
DCD_HEX
DCD_HEX
DCD_HEX
5V
VCC
Key = V
4
5
11
14
~CTEN ~RCO 13
~U/D
~LOAD
MAX/MIN 12
CLK
15
A
QA
1
B
QB
10
9
C
D
14
~CTEN ~RCO 13
~U/D
~LOAD
MAX/MIN 12
CLK
3
15
A
QA
2
1
B
QB
QC
6
10
QD
7
9
74190N
4
5
11
C
D
14
~CTEN ~RCO 13
~U/D
~LOAD
MAX/MIN 12
CLK
3
15
A
QA
3
2
1
B
QB
2
QC
6
10
C
QC
6
QD
7
9
D
QD
7
74190N
4
5
11
74190N
1
F
C Q T
Literatur
1.
U. Tietze, Ch. Schenk, E Gamm: '' Halbleiterschaltungstechnik ''
2.
P. Horowitz, W. Hill: '' The Art of Electronics ''
3.
Horowitz/Hill: " Die Hohe Schule der Elektronik 2 + 4 "
4.
E. Hering, K. Bressler, J.Gutekunst: '' Elektronik für Ingenieure ''
5.
Hartl/Krasser/Winkler/Pribyl/Söser: " Elektronische Schaltungstechnik "
Multisim 14.0:
National Instruments
https://www.studyhouse.de/cgi-bin/product/ni-circuit-designsuite-multisim-ultiboard-national-instruments-P10009272
Studentenlizenzen € 23,47