Fachbereich Physik

Elektronik 2

Die Vorlesung behandelt Themen, die für die elektrische Messtechnik nötig sind, vor allem Signalerfassung.
Da es sowohl in der Experimentalphysik als auch in der Medizintechnik ähnlich Anforderungen gibt (Erfassung von kleinen Signalen in einer möglicherweise gestörten Umgebung) ist hier eine große Überschneidung der Themen für beide Teilnehmergruppen gegeben.

Die Zahlen bei den Überschriften bezeichnen die Vorlesungsstunden. Die Vorlesung ist modular aufgebaut, das heisst, die Themen können bei entsprechendem Interesse auch einzeln gehört werden (Ausnahme: 9. baut auf 7 + 8. auf). Natürlich ist eine Prüfung nur über die gesamte Vorlesung möglich.

Themen der Vorlesungsstunden (WS 2018/19):

1-3 . Microcontroller (15.10., 22.10., 29.10.)

anhand von Kleinprozessoren / integrierte Microcontroller (Beispiel ATmega Serie)
wesentlichen Grundlagen eines Prozessors
Programmiertechniken bei Hardware - naher Programmierung
Schnittstellen

Technologien in aktuellen Computern.
Sie benötigen die Handouts "Microcontroller" und "Serielle Schnittstellen" von der Info Seite.

4+5. Programmierbare Schaltungen (CPLD, FPGA) (5.11., 12.11. )

und Beschreibungssprachen (VHDL, Verilog, ABEL)
das Gelernte gilt auch für ASICs

Sie benötigen die Handouts "Beispiel-Code", UCF_File" und "zugehöriges Blockschaltbild" von der Info Seite.

Diese beiden Themen (Termine 1-5) am Anfang, weil sie im begleitenden Praktikum viel Zeit einnehmen. Gerade hier ist die praktische Erfahrung wichtig.

6. DA - AD Wandlung (19.11.)

(Voraussetzung für digitale Verarbeitung, Messwerterfassung)
Wandlertypen (Verfahren, Eigenschaften)
Auflösung, Linearität, Spezialitäten (HF DACs funktionieren oft nur mit Filtern)

Sie benötigen das Handout "DA /AD Wandler" von der Info Seite.

7+8. Regelungstechnik (26.11., 3.12.)

Regelstrecken
Bode-Diagram und Sprungantwort (Bedeutung der Phase, häufigster Fehler!)
Reglertypen (P I D), Zustandsregelung
Dimensionieung von Regelungen
Beobachter als Hilfsmittel für Zustandsregelung
Phasenregelschleife PLL

Sie benötigen das Handout "Regelungstechnik" von der Info Seite.

9. Stromversorgung (10.12.)

(baut auf Kapitel 7+8. Regelungstechnik als Voraussetzung auf)

Linearregeler, Spezialfall Low Drop Regler
Schaltregler: Diverse Topologien mit Spulen und Übertragern

Sie benötigen das Handout "Stromversorgung" von der Info Seite.

10. Leitungstheorie (17.12.)

Wellenwiderstand
Abschluss
Single-ended, differentiell (Koax - twisted pair)
Time Domain Reflectometer TDR
Auswirkung von nicht abgeschlossenen Leitungen auf Messergebnisse

Sie benötigen das Handout "Leitungstheorie" von der Info Seite.

11. Vierpole (Kurzeinführung, Vorstellung) (7.1.)

Vor allem der Nutzen: Hintereinanderschaltung ohne Rückwirkung
(In der Praxis werden beispielsweise beim Network Analyzer vor allem die S-Parameter verwendet, die klassischen Vierpolparameter kaum)
Filter ( <-> Vierpoltheorie )

Sie benötigen das Handout "Vierpole" von der Info Seite.

12. Spezialitäten, eventuell weitere nach Bedarf der Teilnehmer:
(14.1. 21.1.)

Messtechnik:
Das Prinzip der Synchrongleichrichtung und Anwendung (Lock-In Verstärker, Spectrum Analyzer, Network Analyzer) (Achtung! teilweise schon am 12.1.)

Sie benötigen das Handout "Synchrongleichrichtung" von der Info Seite.

Differentielle Übertragung. Vermeidung von Störungen durch Gleichtaktunterdrückung.

Messwerterfassung: Störquellen, Fehlerbetrachtung

Übungsaufgaben (28.1. , 4.2.)

Besprechung der Übungsaufgaben + ehemalige Klausur. Rechnen Sie die Aufgaben vorher, dann haben Sie mehr davon.

Info-Seite

Weitere Informationen für die Teilnehmer der Vorlesung gibt es auf der Info-Seite, für die Sie im Campus System angemeldet sein müssen.

Ort:

VB N3 im UG des Hörsaalzentrums. Treppe neben den Kopierern/Automaten herunter, unten links die leichte Rampe hoch und 2x rechts abbiegen.

Zeit:

Montag 8:30 - 10:00 Uhr
Achtung: Der 1.Termin ist schon am 15.10. !!!!

Prüfung:

Di,12.2.2019 9:00 - 10:00 D4A19 D-Bau Ebene 4

Nachklausur steht noch nicht fest, wird nur bei hoher Durchfallquote stattfinden, die in der Regel nicht auftritt.

Mit der Belegung für den 12.2. in Campus melden Sie sich für die Prüfung am 12.2. an. Falls das nicht möglich ist: kurze e-mail mit Matrikelnummer an den Dozenten, ich trage Sie dann manuell ein.

Die reguläre Prüfungsanmeldung in Campus sehe ich leider nicht, nur die Belegung.

Zugelassene Hilfsmittel: alle außer Kommunikation nach außen, d.h. Smartphones und Computer/Laptop etc. sind nicht zugelassen.

Anrechnung (NWT, Physik Bachelor, Medizintechnik, Umwelttechnik Modul EL2)

3 ECTS Punkte für Vorlesung allein
3 ECTS Punkte für Vorlesung + 3 ECTS Punkte für das Praktikum

Praktikum allein kann nicht angerechnet werden.

Physik Bachelor: Die Veranstaltung ist eher für das 5. oder 7. Semseter vorgesehen.
Im 3. Semester kollidiert sie mit einer Mathematik-Vorlesung.
Sinnvollerweise belegen Sie diese Veranstaltung, wenn Sie näher an ihren praktischen Arbeiten sind.

Voraussetzung:

Inhalt der Vorlesung Elektronik 1. Insbesondere die Themen 7 - 11 bauen auf Inhalten dieser ersten Vorlesung auf.
Interessenten mit Vorkenntnissen in der Wechselstromrechnung und Grundkenntnissen in der Elektronik können auch ohne den Besuch der Elektronik 1 teilnehmen.

Beide Elektronikvorlesungen werden im Wechsel angeboten. Derzeit Elektronik 1 im SoSe und Elektronik 2 im WiSe.

Praktikum

Zur Vorlesung passend und empfohlen das Elektronik Praktikum 2