227-0077-10L  Halbleiter-Schaltungstechnik

SemesterHerbstsemester 2014
DozierendeQ. Huang
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch


KurzbeschreibungEinführungsvorlesung in die Halbleiter-Schaltungstechnik. Der Transistor als aktives Bauelement. Analyse und Entwurf transistorbasierter elektronischer Schaltungen wie Verstärker und Filter; A/D- und D/A-Wandler, Funktionsgeneratoren, Oszillatoren, PLLs.
LernzielModerne elektronische Schaltungen auf Transistorbasis haben unser Leben verändert und spielen in unserer Wirtschaft seit einem halben Jahrhundert eine Schlüsselrolle. Das Hauptziel dieser Vorlesung ist es, den Studenten das Konzept des aktiven Bauteils näher zu bringen. Dies beinhaltet Operationsverstärker und deren Anwendung für Verstärkerschaltungen, für Signalaufbereitung, Schaltfunktionen und Filter. Zusätzlich zur Behandlung von typischen elektonischen Schaltungen, welche in üblichen Anwendungen einschliesslich Gruppenarbeiten und Fachpraktika anzutreffen sind, können die Studenten ihre Kenntnisse linearer Schaltungen, welche auf nicht-linearen Bauteilen basieren, vertiefen. Auch auf Nichtidealitäten elektronischer Schaltungen und auf Entwurfskonzepte (als Gegenteil der Analyse) wird eingegangen. Die Veranstaltung stellt eine Voraussetzung für Themengebiete wie analoge, integrierte Schaltungen, HF-Schaltungen für drahtlose Kommunikation, A/D und D/A-Wandler und Optoelektronik dar, welche in höheren Semestern angeboten werden.
InhaltRekapitulation des Transistors als Bauteil (bipolar und MOSFET), Gross- und Kleinsignalverhalten, Arbeitspunkt und Arbeitspunkteinstellung. Eintransistorverstärker, einfache Rückkopplung zur Arbeitspunkteinstellung. Frequenzgang von einfachen Verstärkern. Methoden zur Bandbreitenerweiterung. Differenzverstärker, Verstärker mit variabler Bandbreite. Instrumentierungsverstärker: Gleichtaktunterdrückung, Rauschen, Störsignale, Chopper-Technik. Transimpedanzverstärker. Aktive Filter: einfache aktive Filter, Filter mit biquadratischen Stufen. Filter höherer Ordnung, Realisierung mit biquadratischen Stufen und mit Leiterstruktur. Switched-Cap-Filter. Einführung in das Gebiet der A/D- und D/A-Wandler. Widerstands-, kapazitäts- und strombasierte D/A-Wandler: Rampenwandler, Wandler mit schrittweiser Approximation und Flashwandler. Nichtlineare Halbleiterschaltungen. Signalerzeugung: Oszillatoren, Funktionsgeneratoren und PLL-Grundkonzepte.
Literatur- Holger Göbel. Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik.
Springer, Berlin, 2nd edition, 2006.
- Donald O. Pederson and Kartikeya Mayaram. Analog Integrated Circuits for Communication: Principles, Simulation and Design. Springer, New York, 2nd edition, 2008.
- Willy M.C. Sansen. Analog design essentials. Springer, Dordrecht, 2006.
- Kendall Su. Analog filters. Kluwer Academic Publishers, New York, 2nd edition, 2002.