Blended learning inkl. tutorieller Betreuung (Vorlesung mit Übung)
Jedes Sommersemester
Deutsch
Eines von vier verpflichtend zu belegenden Methodenmodule für Bachelor-Absolventen von Berufsakademien und Fachhochschulen
keine
Die Studierenden sind in der Lage, die Funktion der Halbleiterbauelemente zu verstehen, um dann einfache analoge und digitale Grundschaltungen selbst zu entwickeln. Hierzu gehören vor allem Operationsverstärker und ihre Grundschaltungen, Hilfsschaltungen wie Stromspiegel, Ausgangstreiber und Spannungskonverter, digitale Grundgatter für digitale Logik- und Speicherzellen, sowie digitale Grundschaltungen.
Die Vorlesung setzt sich im Wesentlichen aus zwei Bestandteilen zusammen:
Es werden zunächst die wichtigsten mikroelektronischen Bauelemente eingeführt. Ausgehend von der MOS-Grundstruktur werden zunächst MOS-Kondensatoren, Ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) sowie MOS-Feldeffekttransistoren behandelt. Ebenso werden die Grundlagen von MESFET und JFET erarbeitet, sowie die DC-Kennlinien dieser Bauelemente hergeleitet. Bipolare Bauelemente, pn-Dioden, npn- bzw. pnp-Transistoren, und spezielle Bauteile wie Tunnel- und Zenerdioden werden behandelt. Aus dem Großsignalverhalten werden die verschiedenen Kleinsignalersatzschaltbilder der unipolaren- sowie bipolaren Bauelemente hergeleitet.
Diese sind dann ihrerseits die Grundlage für die Entwicklung grundlegender analoger Schaltungen. Hierbei spielen die Grundschaltungen für Transistoren und Dioden, Grundschaltungen von Operationsverstärkern, Stromspiegel, Ausgangstreiber, sowie Spannungskonverter eine zentrale Rolle.
Mit den Kenntnissen der analogen Schaltungstechnik lassen sich dann auch die grundlegenden Schaltungen der Digitaltechnik in Bipolar-, CMOS und BiCMOS-Technologie vermitteln. Als Grundelemente werden logische Grundgatter, die bistabile Kippstufen (Flipflops) und Speicherzellen betrachtet. Hierauf aufbauend werden häufig verwendete einfache Schaltungselemente, wie Codierer und Decodierer, einfache Zähler und Addierer erläutert, die dann die Grundlage für die komplexeren Schaltkreise des Basismoduls „Technik eingebetteter Systeme“ darstellen.
Hierbei werden mit synchronen und asynchronen statischen Schaltungstechniken unterschiedliche Realisierungen vorgestellt. Alle Schaltungen werden unter den Aspekten des Entwurfsraums aus Fläche und Herstellungsaufwand, Verlustleistung, Stabilität sowie Leistungsfähigkeit betrachtet. Es werden die Zellelemente digitaler Schaltungen besprochen, um hierauf aufbauend in dem Basismodul „Technik eingebetteter Systeme“ Speicher als Gesamtbauelemente einzuführen.
mündlich oder schriftlich
