Elektronik 2

Die Vorlesung Elektronik 2 behandelt überwiegend Themen, die für die elektrische Messtechnik nötig sind, vor allem Signalerfassung.
Da es sowohl in der Experimentalphysik als auch in der Medizintechnik ähnliche Anforderungen gibt (Erfassung von kleinen Signalen in einer möglicherweise gestörten Umgebung) ist hier eine große Überschneidung der Themen für beide Teilnehmergruppen gegeben.

Zielgruppe: Studierende der Fächer Physik und Medizintechnik.

Für Lehramtstudiernde wird die Veranstaltung "Microcontroller" angeboten. Interessierte Lehramtstudierende, die Elektronik 1 besucht haben und ihr Wissen vertiefen wollen, können gerne teilnehmen (wurde in der Vergangenheit von einzelnen Kandidaten auch genutzt). Der Stoff geht aber über den Bedarf an Schulen hinaus. In dieser Vorlesung werden wir beim Thema Microcontoller tiefer und näher an der Hardwareebene einsteigen.

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). Dies aufgrund der Nachfrage aus den Instituten von Absolventen praktischer Arbeiten. Natürlich ist eine Prüfung nur über die gesamte Vorlesung möglich.

Im Wintersemester 2022/2023 wird die Vorlesung in Präsenz gehalten.
Die Prüfung richtet sich nach den Inhalten der Präsenzveranstaltung!

Die Handouts stehen auf der Info-Seite (verlinkt bei den Themen)

Themen der Vorlesungsstunden (WS 2023/24):

1-3 . Microcontroller, Start 14.10.2024 (21.10. 28.10.)

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", “Bitmanipulationen” und "Serielle Schnittstellen" von der Info Seite.

4+5. Programmierbare Schaltungen (CPLD, FPGA) (4.11., 11.11.)

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 (18.11.)

(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 (25.11. 2.12.)

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 (9.12.)

(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 (16.12.)

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) (13.1.)

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: (20.1., 27.1. z.Teil + Ü-Aufgaben)
 

Messtechnik:
Das Prinzip der Synchrongleichrichtung und Anwendung (Lock-In Verstärker, Spectrum Analyzer, Network Analyzer)

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

Differentielle Übertragung. Vermeidung von Störungen durch Gleichtaktunterdrückung.

Messwerterfassung: Störquellen, Fehlerbetrachtung

Übungsaufgaben (27.1.  3.2.)

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 mit ihrem Uni-Login angemeldet sein müssen.

Ort:

N8 im Hörsaalzentrum Morgenstelle, Obergeschoss.

Zeit: Mo, 8:15 - 9:45  

Start: 14.10.2024 !

Es gilt keine Anwesenheitspflicht. Ihr Leistungsnachweis ist die Prüfung.

Melden Sie sich in Alma für die Veranstaltung an, damit ich Sie bei Änderungen (Raumänderung, Krankheit, Corona-Maßnahmen ...) erreichen kann. Ich kommuniziere ausschließlich über die in Alma hinterlegten e-Mail Kontaktdaten. Auch wenn Sie sich nur einzelne Termine heraus gesucht haben. Die Anmeldung für das WS 2024/25 ist ab 1.8.2024 möglich.
Nach Ende der Belegfrist: e-mail mit Matrikelnummer an den Dozenten zur manuellen Nacherfassung. Das geht immer.
Die Anmeldung zur Veranstlatung ist keine Prüfungsanmeldung. Die findet gesondert statt.

Prüfung:

Achtung nach Umfrage verlegt auf: Do, 13.2.2025, 12:30 - 13:30 Uhr, Raum: N16, Erdgeschoss (Ebene3, Eingang vom Campus) im C-Bau
Dauer: 1 Stunde, schriftliche Klausur, Termin ist auch in Alma eingetragen.

Die Anmeldung zur Prüfungsleistung ist ebenfalls in Alma. 

Die Studierenden des B.Sc. Physik (PO 2013) können sich bei der Elektronik 2 Klausur unter der Prüfungsnummer 2323 und bei der Klausur + Praktikum unter 2324 anmelden.
Neue PO 2022: 630-7-3CP Vorlesung und 630-1-3CP Praktikum getrennt. Bei Anmeldekonflikten wenden Sie sich an Frau Grahl im Prüfungsamt.
Medizintechnik: K5-1
Lehramt: 3008 Prüfung, 3010 Praktikum

Nachklausur ist keine vorgesehen und wird nur bei hoher Durchfallquote stattfinden.

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 Elektronik1.
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