Einleitung

Einleitung#

Wissenschaftliches Rechnen / Datenwissenschaft#

Schaltungssimulation (SPICE)#

Betriebssystem (OS) - Werkzeuge (Tools)#

Code Editoren#

Schreibst Du noch oder TeXst Du schon?#

LaTeX Editoren#

Literaturverwaltung und LaTeX#

Schöne neue Welt#

AMD Jaguar APU (CPU/GPU), 16 nm, 325 qmm, 2016

Halbleiterherstellung (Infineon, Dresden)#

FinFET (Intel)#

TSMC Fab (Next Gen 7/5 nm)#

Es war einmal …#

1906 die Elektronenröhre

1947 der erste Transistor, Bell Labs Foto

Damals und heute#

1958 Jack Kilby's erster IC

Moderner IC

Systemhierarchie#

Funktionsblöcke eines elektronischen Systems.

  • Nutzen Sie Hierarchien zur Beschreibung komplexer Systeme

  • Teile und herrsche

Schnittstellen zur Aussenwelt#

Interfacing.

Meeting mit einem System#

Drahtloses Kommunikationssystem.

System in a Package (SiP)#

Beschleunigungssensor.

Sie werden unsere Experten#

Leistungsmerkmale

  • Hintergrundwissen

    • Systemverständnis, Architektur, Herstellungsverfahren, Implementation

  • Unterbewusste Kompetenz

    • Abgespeicherte Erfahrungen aus Erfolgsgeschichten und Misserfolgen

  • Spezialwissen

    • Berufsspezifisches Wissen

  • Teamwork Haltung

    • Kommunikationsfähigkeit, Berichtswesen und technische Präsentation

  • Kreativität

  • Tool-Kenntnisse

Lernziele des Moduls#

Studierende können nach Abschluss des Moduls:

  • Elektrische Systeme mathematisch und graphisch im Zeit- und Frequenzbereich beschreiben

  • Netzwerkanalyse mit RLC-Gliedern

  • Spezielle Netzwerke, wie MessbrĂĽcken, Schwingkreise und ideale Transformatoren, dimensionieren.

Seminaristischer Unterricht:

  • Komplexe Wechselstromrechnung

  • Diskrete Bauelemente und ihre Modellierung (RLC)

  • Methodik der Netzwerkanalyse

  • Anwendungsbeispiele mit EDA-Werkzeugen und wissenschaftliches Rechnen (Scientific Computing)

Beschreibung elektrotechnischer Systeme#

  • verschiedene Stufen der Vereinfachung

  • Felder / Wellen / Optik / HF-Technik

    • Maxwell-Gleichungen

      (1)#\[\begin{align} \oint \mathbf{H} d\mathbf{s} &= \iint \mathbf{J} + \dot{D} d\mathbf{A} \\ \oint \mathbf{E} d\mathbf{s} &= - \iint \dot{B} d\mathbf{A} \end{align}\]

  • bei lokaler Konzentration der Feldenergie \(\Rightarrow\) quasi-statische Näherung

  • Mikrowellentechnik / Leitungstechnik

    • verteilte Schaltungen \(l\), \(c\), \(\rho\)

    • Kopplung, Laufzeit \(\tau = a/v\)

  • kleine Systeme mit \(a << \lambda\) bzw. kurze Laufzeiten mit \(\tau << T\)

  • Regelungstechnik / Impulstechnik

    • Ersatzschaltungen

    • (Block-)Schaltbilder

  • eingeschwungener Zustand

  • NF-Technik

    • stationär-periodische Signale

  • Sinussignale

  • Energietechnik

    • monofrequente Signale \(U = Z \cdot I\)

  • Frequenz \(f \rightarrow 0\)

  • Gleichstromtechnik

    • Ohmsches Gesetz \(U = R \cdot I\)

Konzentrierte Schaltelemente#

Stromdichte

(2)#\[\begin{equation} \frac{\int E(r,t) ds}{\iint J(r,t) dA} = \frac{u(t)}{i(t)} \Rightarrow R \end{equation}\]

Verschiebungsdichte

(3)#\[\begin{equation} \frac{\iint D(r,t) dA}{\int E(r,t) ds} = \frac{q(t)}{u(t)} \Rightarrow C \end{equation}\]

FluĂźdichte

(4)#\[\begin{equation} \frac{\iint B(r,t) dA}{\oint H(r,t) ds} = \frac{u(t)}{i(t)} \Rightarrow L \end{equation}\]

Harmonische Signale#

als Zeitfunktion

(5)#\[\begin{equation} u(t) = \hat{U} \cos(\omega t + \phi) \end{equation}\]

als Zeiger / komplexe Grösse (Phasor)

(6)#\[\begin{equation} U = \lvert \hat{U} \lvert e^{j \phi} \end{equation}\]

Literaturverzeichnis#