Inhalt :

0. Einführung in die Elektrotechnik / Elektronik 

Wiederholungen zur Mathematik, Analytische Darstellungen, Si-Einheitensystem 


1. Grundlagen der Elektrotechnik 

1.1 Elektrische Ladung 
1.1.1 Elektrischer Strom 
1.1.2 1 Kirchhoffscher Satz 

1.2 Elektrisches Potential, Feldstärke 
1.2.1 Elektrische Spannung 
1.2.2 Maschensatz 
1.2.3 2 Kirchhoffscher Satz 

1.3 Elektrischer Widerstand 
1.3.1 Ohmscher- und differentieller Widerstand 
1.3.2 Widerstandsbemessungsgleichung, Temperaturabhängigkeit 
1.3.3 Reihen- und Parallelschaltung v. Widerständen 
1.3.4 Spannungs- und Stromteilerregel 

1.4 Grundstromkreis 
1.4.1 Spannungs- / Stromquellen-ESB, Quelleneigenschaften, Äquivalenz 
1.4.2 Kennlinien u. Arbeitspunkteinstellung 
1.4.3 Zweipoltheorie, Ersatzschaltbilder 
1.4.4 Leistung im GSK, Anpassung, Wirkungsgrad 

1.5 Kapazität 
1.5.1 Feldgrößen el.-statisches Feld, Dielektrizitätskonstante 
1.5.2 Influenz und Polarisation 
1.5.3 Kondensator als Schaltungselement, Strom-Spannungsbeziehung 
1.5.4 Schaltvorgänge an R-C-Schaltungen, Integrier- und Differenzierglieder 
1.5.5 Anstiegszeit, Dachabfall, Grenzfrequenzen 

1.6 Induktivität 
1.6.1 Feldgrößen magnetisches Feld, magnetische Permeabilität, Magnetisierungskennlinien 
1.6.2 Induktionsgesetz Ruheinduktion 
1.6.3 Induktivität als Schaltungselement 
1.6.4 Schaltvorgänge an R-L-Schaltungen 
1.6.5 Dualitätsprinzip für Schaltelemente (am Beispiel der Grundschaltungen) 
1.6.6 Transformator 

1.7 Netzwerkberechnungen 
1.7.1 Lösung linearer Gleichungssysteme 
1.7.2 Anwendung der Kirchhoff´schen Sätze 
1.7.3 Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse 
1.7.4 Zweipoltheorie und Überlagerungssatz 
1.7.5 Knotenspannungsanalyse und deren Formalisierung 

2. Halbleiterelektronik 

2.1 Leitung in Halbleitern 
2.1.1 Eigenhalbleiter, Elektronenenergie, Bandstruktur im Halbleiter 
2.1.2 Massenwirkungsgesetz der Ladungsträgerdichten 
2.1.3 Störstellenleitung, Bändermodelle, Generation und Rekombination 
2.1.4 Ladungsträgerbewegung, Feldstrom, Beweglichkeit, Diffusionsstrom 

2.2 Halbleiterdiode 
2.2.1 pn-Übergang 
2.2.1.1 Ladungsträgerdichte, Raumladung, Feldstärke, Potential 
2.2.1.2 Diffusionsspannung 
2.2.1.3 Leitungsmechanismus im Bändermodell 
2.2.2 Dioden-Kennlinie, Temperaturabhängigkeit, Arbeitspunktstabilisierung 
2.2.3 Z-Dioden, Lawineneffekt, Tunneleffekt (Bemerkung) 
2.2.4 Sperrschicht- und Diffusionskapazität, Kleinsignalersatzschaltbild 
2.2.5 Schaltverhalten, Anwendungen von Halbleiterdioden 

2.3 Bipolartransistor 
2.3.1 Aufbau eines Si-Epitaxie-Planartransistors 
2.3.2 Funktion, Steuervorgang am Bändermodell 
2.3.3 Stromkomponenten, Emitterwirkungsgrad und Transportfaktor (Bemerkung) 
2.3.4 4 Quadranten-Kennlinienfeld, Arbeitspunkteinstellung 
2.3.5 BPT als Schalter und Analogverstärker 
2.3.6 Kleinsignalersatzschaltbild, Temperaturabhängigkeit, Betriebsgrenzwerte 
2.3.7 Grenzfrequenzen 

2.4 Sperrschicht-Feldeffekttransistior 
2.4.1 Topologischer Aufbau 
2.4.2 Funktion, Kanalausbildung, Abschnürung 
2.4.3 Kennlinienfelder, Drainstrom-Gatespannungs-Gleichungen 
2.4.4 Kleinsignalersatzschaltbild, Schalter- u.Verstärker-Grundstromkreis 

2.5 MOS-FET 
2.5.1 Topologischer Aufbau 
2.5.2 Funktion, Kanalausbildung, Einschnürung 
2.5.3 Kennlinienfelder, Drainstrom-Gatespannungs-Gleichungen 
2.5.4 Kleinsignalersatzschaltbild, Schalter- u.Verstärker-Grundstromkreis 

2.6 Überblick über feldeffektgesteuerte Bauelemente, Funktionsprinzipien 

3. Integrierte Schaltkreise, Digitale Schaltungstechniken 

3.1 Schaltkreisintegation von der Dickschicht- / Dünnschichttechnologie zu monolithisch integrierten IC`s 
3.1.1 Fotolithografie, Prozeßschritte 
3.1.2 Bipolartechnologien (TTL, ECL, I2L) 
3.1.3 Unipolare Schaltungen (MOS, CMOS, VMOS, CCD) 

3.2 Grundgatter - Standartschaltkreise 
3.2.1 AND, OR, NAND, NOR - Grundschaltungen 
3.2.2 Äquivalente Schaltungen, Wahrheitstabelle, Zustandstabelle (Bemerkung) 
3.2.3 Expander, wired-OR, wired-AND 
3.2.4 Tristate - Ausgänge 

3.3 Flip-Flops, Schaltungstechnik 
3.3.1 RS-, JK-, JK-Master-Slave-FF`s 
3.3.2 Flankengetriggerte JK-FF`s, D-FF`s 

3.4 Kenndaten im Vergleich : TTL-, CMOS-, High-Speed-, Advanced-CMOS-Schaltungen 
3.4.1 Statische Eigenschaften, Pegel, Ströme, Lastfaktoren 
3.4.2 Dynamische Eigenschaften, Störsicherheit, Schaltzeiten, Ersatzlasten 
3.4.3 Schaltungstechnische Anpassung von Logikfamilien (Verschaltung) 
3.4.4 Anpassung an Leitungen 

3.5 Dynamische Entwurfsprobleme 
Hazards und Spikes 

3.6 Spezielle Schaltungsfunktionen (Verbindungen zur analogen Schaltungstechnik) 
3.6.1 Impulsgeneratoren, Taktgeber 
3.6.2 Monoflops, Trigger, Schalter, Impulsverzögerung 
3.6.3 Stromtreiber und Leitungstreiber / empfänger 
3.6.4 Interface - Schaltungen 
3.6.5 Sample & Hold 

3.7 Digitalspeicher 
3.7.1 RAM, ROM , PLA 
3.7.2 EPROM- und EEPROM-Technologie 

3.8 Programmierbare Integrierte Schaltungen (PLD`s) 
3.8.1 Gate-Array`s, Einmalig programmierbare PROM- und PAL-Schaltungen 
3.8.2 Anwenderprogrammierbare löschbare EPLD- und FPGA-Schaltungen (LCA`s) 

3.9 Optoelektronische Bauelemente 
3.9.1 Lichtemitterdioden, Fotodioden / -Transistoren 
3.9.2 Optokoppler 
3.9.3 Laserdioden 

3.10 AD- und DA-Wandler, Flash-Wandler 
Wandlungsprinzipien, Eigenschaften 

3.11 Magnetische und optische Massenspeicher 
3.11.1 Diskettenlaufwerk / Festplatten, Speicherprinzip und Organisation 
3.11.2 CD-ROM und CDAW 
3.11.3 Streamer 

3.12 Displaytechnologie 
3.12.1 Allgemeine Eigenschaften, Schnittstellen, Videosignale 
3.12.2 Katodenstrahlröhre (CRT) 
3.12.3 Flüssigkristalldisplay (LCD) 
3.12.4 Gasentladungs- (PDP), Feldemissions- (FED) und Elektroluminiszenz (ELD) - Displays 
3.12.5 Projektionsdisplays 

3.13 Operationsverstärker 
3.13.1 Funktionsweise, Struktur, Schaltungstechnische Eigenschaften 
3.13.2 Typische Anwendungen (Verstärker, Summierung, Komparator, Integrator, Konstantstromquelle ) 
3.13.3 Anwendung Analogrechner 

3.14 Ausblick zur Entwicklung neuer Funktionsstrukturen sowie der Schaltkreisintegation, 
Leiterplattentechnologie 

4. bei Bedarf: Berechnung linearer Stromkreise bei sinusförmiger Erregung (Wechselstromschaltungen) 

4.1.1 Arithmetischer Mittelwert, Effektivwert, Gleichrichtwert 
4.1.2 Schaltelemente R, L, C an Wechselspannung 

4.2 Komplexe Rechnung der Wechselstromtechnik 
4.2.1 Zeigerdarstellung, Grundrechenarten 
4.2.2 Symbolische Methode der Elektrotechnik 
4.2.2.1 Zeitfunktion - Bildfunktion, Transformation ins Komplexe (Funktionaltransformation) 
4.2.2.2 Komplexer Widerstandsoperator, Anwendung 
4.2.2.3 Komplexer Widerstand, komplexer Strom- u. Spannungsteiler 
4.2.2.4 Umrechnung komplexe Parallelschaltung - Reihenschaltung 
4.2.3 Technisch reale Bauelemente, Verlustwinkel, Verlustfaktor 

4.3 Wechselstromleistung, 
4.3.1 Wirk-, Blind-, Scheinleistung 
4.3.2 Äquivalentes Reihen- und Parallelersatzschaltbild 

4.4 Frequenzverhalten von Schaltungen 
4.4.1 Amplitudengang, Phasengang 
4.4.2 Logarithmische Verhältnismaße, Bode-Diagramm 
4.4.3 Grenzfrequenzen, Hoch- und Tiefpaßverhalten 

4.5 Fourier-Reihen (Harmonische Analyse) 
4.5.1 Koeffizientenberechnung der Fourierreihe 
4.5.2 Amplituden- und Phasenspektrum 
4.5.3 Beispiele zur Spektraldarstellung