Analoger Schaltungsentwurf
Erarbeiten Sie eine praktische Grundlage für analogen Entwurf bei niedriger Spannung: Lösen Sie Gleichstromnetze, sagen Sie Zeit- und Frequenzverhalten voraus, legen Sie Transistorarbeitspunkte fest, entwerfen Sie Verstärker mit Gegenkopplung und Filter und verifizieren Sie einen Sensorsignalpfad mit ausdrücklich angegebenen Modellgrenzen.
Das wirst du lernen
- Spannung, Strom, Leistung, Belastung und Bauteilgrenzen berechnen
- Knoten- und Thevenin-Gleichstrommodelle sowie das RC/RL-Zeitverhalten lösen
- Zeigerbetrag, Phase und Bode-Diagramme erster Ordnung lesen
- Arbeitspunkte von Dioden, BJT und MOS unter angegebenen Annahmen abschätzen
- Operationsverstärker-Gegenkopplung entwerfen und Aussteuerbereich, Bandbreite, Anstiegsgeschwindigkeit und Rauschen prüfen
- Eine Schaltplanverbindungstabelle vorbereiten und einen Sensorverstärker mit Filter für niedrige Spannung verifizieren
Bevor du beginnst
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Installation und erster Start ↗ · Downloads ↗Lehrplan
- Spannung, Strom, Leistung und Erhaltung
- Spannung ist eine Differenz, kein EtikettKonzept
Wählen Sie einen Bezugsknoten, rechnen Sie Einheiten um und berechnen Sie eine Widerstandsspannung.
- Strom, Leistung und BauteilgrenzenKonzept
Unterscheiden Sie Ladungsfluss und Energiefluss und prüfen Sie die Verlustleistung eines Widerstands.
- Knoten- und Maschenregel machen eine Schaltung lösbarKonzept
Schreiben Sie konsistente Strom- und Spannungsgleichungen für einen Teiler.
- Wissensprüfung: ein Teiler mit konsistenten VorzeichenWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.
- Knotenanalyse, Ersatzschaltungen und Belastung
- Einen mit mehreren Quellen verbundenen Knoten lösenKonzept
Überführen Sie eine Schaltungszeichnung in eine Knotengleichung und prüfen Sie Zweigströme.
- Thevenin-Ersatzschaltungen erhalten das LastverhaltenKonzept
Ersetzen Sie ein lineares Quellennetz durch Leerlaufspannung und Widerstand.
- Belastung verändert die MessungKonzept
Berechnen Sie Belastung durch Messgerät und Verstärkereingang, statt unendliche Impedanz anzunehmen.
- Praktikum: einen belasteten Teiler vorhersagen und simulierenÜbung
Führen Sie eine Gleichstrom-Arbeitspunktanalyse aus und unterscheiden Sie Quellenstrom und Laststrom.
- Gespeicherte Energie und Zeitverhalten
- Kondensatoren verbinden Spannungsänderung mit StromKonzept
Verwenden Sie Kapazität, Ladung, Energie und Anfangsbedingungen konsistent.
- Induktivitäten verbinden Stromänderung mit SpannungKonzept
Berechnen Sie eine RL-Zeitkonstante und erkennen Sie Stromkontinuität.
- RC-Sprünge: Anfangswert, Endwert, ZeitkonstanteKonzept
Sagen Sie Laden, Entladen und Einschwingen aus dem vom Kondensator gesehenen Widerstand voraus.
- Wissensprüfung: Kondensatorbelastung und EinschwingenWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.
- Zeiger und Frequenzverhalten
- Zeiger beschreiben den eingeschwungenen sinusförmigen ZustandKonzept
Verwenden Sie komplexe Impedanz und trennen Sie Effektivwert, Spitzenwert und Phase.
- Betrag und Phase im Bode-Diagramm lesenKonzept
Berechnen Sie eine Grenzfrequenz erster Ordnung, Dezibel und sinnvolle Testfrequenzen.
- Praktikum: Zeitkonstante und AC-Grenzfrequenz verbindenÜbung
Verwenden Sie dieselbe Schaltung für Transienten- und Kleinsignal-AC-Analysen.
- Wissensprüfung: Effektivwert und TiefpassgrenzfrequenzWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.
- Dioden und Transistorarbeitspunkte
- Ein Diodenmodell muss zur Frage passenKonzept
Verwenden Sie eine Näherung mit konstantem Spannungsabfall und erkennen Sie ihre Grenzen.
- Der BJT-Arbeitspunkt schafft Raum für ein KleinsignalKonzept
Schätzen Sie einen Arbeitspunkt mit Emittergegenkopplung und die Kleinsignalverstärkung ab.
- MOSFET-Arbeitspunkt und Grenzen von QuadratgesetzmodellenKonzept
Trennen Sie Schwellspannung, Übersteuerung, Betriebsbereich und inkrementelle Verstärkung.
- Wissensprüfung: ein inkonsistenter TransistorarbeitspunktWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.
- Operationsverstärker und Gegenkopplung
- Negative Rückkopplung und die Bedingung des virtuellen KurzschlussesKonzept
Erklären Sie, weshalb ähnliche Eingangsspannungen von einer funktionierenden Rückkopplungsschleife abhängen.
- Ein invertierender Verstärker verwendet eine StrombilanzKonzept
Berechnen Sie Verstärkung, Eingangswiderstand und Ausgang mit Referenz bei halber Versorgung.
- Eine nichtinvertierende Stufe erhält die EingangspolaritätKonzept
Entwerfen Sie Verstärkung um einen Bezug und unterscheiden Sie Puffer und Leistungsquelle.
- Ausgangsbereich, Bandbreite und Anstiegsgeschwindigkeit sind getrennte GrenzenKonzept
Prüfen Sie Gleichstromreserve und dynamische Anforderungen vor dem Vertrauen auf ideale Verstärkung.
- Filter und Rauschen
- Tiefpass oder Hochpass anhand des Ausgangsknotens wählenKonzept
Entwerfen Sie einen Filter erster Ordnung unter Berücksichtigung von Quellen- und Lastwiderstand.
- Praktikum: Verstärkung und Filterung trennenÜbung
Simulieren Sie eine Lehrverstärkerstufe plus RC-Pol und geben Sie an, was das Modell auslässt.
- Rauschen ist ein bandbreitenabhängiges FehlerbudgetKonzept
Schätzen Sie Widerstandsrauschen ab und kombinieren Sie unabhängige Beiträge durch Wurzel aus der Quadratsumme.
- Wissensprüfung: Signalbandbreite und RauschbandbreiteWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.
- Messung, Schaltplanaufbau und Sensorabschlussprojekt
- Toleranz und Messunsicherheit benötigen getrennte BudgetsKonzept
Berechnen Sie Grenzfrequenz- und Verstärkungsextreme vor der Wahl eines Abnahmebereichs.
- Von der Verbindungstabelle zum verlässlichen SchaltplanKonzept
Zeichnen und prüfen Sie eine Niederspannungsschaltung, ohne ein bestimmtes Editorbackend anzunehmen.
- Abschlusspraktikum: Sensorverstärker und Filter für niedrige SpannungÜbung
Entwerfen, simulieren und erklären Sie einen Sensorpfad mit Verstärkung 11 und ausdrücklichen physikalischen Grenzen.
- Abschlussprüfung: Nachweise und eine ProjektgrenzeWissensprüfung
Prüfen Sie Modell, Berechnung und Interpretation vor dem Fortfahren.