Digitaltechnik und Prozessdatenverarbeitung

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Das Labor

18 Arbeitsplätze mit elektronischen Messgeräten, Breadboards und FPGAs

Digitaltechnik

Logikfunktionen werden aufgebaut und das Verhalten überprüft.

Elektronik3

Modelle für elektronische Bauteile werden mit LTSPICE und Messungen untersucht.

Microelectronics

Ein integrierter Schaltkreis mit Layout wird entworfen.

Interface Electronics

Ein pipeline Analog-Digital-Wandler (ADC) wird aufgebaut und charakterisiert.

Das Labor wird für die Praktika Digitaltechnik, Elektronik 3, Microelectronics und Interface Electronics genutzt.

Laborausstattung

Laborausstattung

9 Arbeitsplätze, Beamer, Surround Sound
Jeder Arbeitsplatz hat folgende Ausstattung:

  • Personal Computer
    • LTSPICE (Schaltungssimulation)
    • ISE Webpack (Digitaler Schaltungsentwurf)
    • Waveforms (Ansteuerung von Generatoren und Messgeräten)
    • Electric VLSI System
  • Electronic Explorer Board
    • Oszilloskop
    • Funktionsgenerator
    • Spannungsgenerator
    • Spannungsmessgeräte
    • 32 Digitale I/O's
  • FPGA Entwicklungsboards
    • BASYS 2
    • BASYS 3
    • NEXYS 3
    • Zedboard
Praktikum Elektronik 3 (2 SWS)

Praktikum Elektronik 3 (2 SWS)

Jeder Versuch dauert 90 min (2 SWS) und die Studenten notieren elektronisch die Ergebnisse und senden die Daten an eine Datenbank.

Versuch 1: LTSPICE und Datenanalyse mit Excel
Eine Widerstandskurve wird in LTSPICE simuliert, die Werte in Excel importiert und der Widerstand mit einer Regressionsgeraden bestimmt.

Versuch 2: Diodenmessung
Für eine statische Diodenkennlinie wird eine Messschaltung aufgebaut und mit dem Electronic Explorer gemessen.

Versuch 3: Diodengleichung in SPICE und Excel
Eine statische Diodenkennlinie wird simuliert und mit den Modellgleichungen in Excel verglichen.
Ein online Tool erlaubt die Kurvenanpassung einer Diode.

Versuch 4: MOSFET Transistormessung
Für eine statische MOSFET-Kennlinie wird eine Messschaltung aufgebaut und mit dem Electronic Explorer gemessen.

Versuch 5: MOSFET Gleichungen in SPICE und Excel
Eine statische MOSFET-Kennlinie wird simuliert. Simulation und Messung werden mit den Modellgleichungen in Excel verglichen.
Ein online Tool erlaubt die Kurvenanpassung eines MOSFETs 

Versuch 6: Der Bipolartransistor
Eine statische Bipolartransistorkennlinie wird gemessen und Modellparameter werden bestimmt.

Versuch 7: Der MOSFET als Verstärker
Die Wechselspannungsverstärkung eines einfachen MOSFET Verstärkers wird mit verschiedenen Biasströmen und Lasten gemessen.

Versuch 8: Der Differenzverstärker
Eine statische Bipolartransistorkennlinie wird gemessen und Modellparameter werden bestimmt.

Versuch 9: Der Operationsverstärker
Der Frequenzgang des realen Operationsverstärkers wird messtechnisch untersucht.

Versuch 10: Der Operationsverstärker in LTSPICE
Eine statische Bipolartransistorkennlinie wird gemessen und Modellparameter werden bestimmt.

Versuch 11: Anwendungen des Operationsverstärkers
Der Schmitt-Trigger wird aufgebaut und gemessen. Die Instabilität des Operationsverstärkers wird gemessen.

Versuch 12: Versuchsvorträge
Jede Gruppe trägt eine Versuchsdurchführung vor. Der Versuchsvortrag dauert 5 min pro Person. 
Eine Auslosung bestimmt, über welchen Versuch 2 Personen einer Gruppe berichten.
Powerpoint Vorlage 

Electronic Explorer Board
Praktikum Digitaltechnik (2 SWS)

Praktikum Digitaltechnik (2 SWS)

Jeder Versuch dauert 90 min (2 SWS) und die Studenten notieren elektronisch die Ergebnisse und senden Sie an eine Datenbank.

Versuch 01: CMOS-Transistoren als Logikgatter
Logikschaltungen werden auf einem Breadboard aufgebaut. Kennlinien eines Inverters (NICHT, NOT) und einer logischen Verknüpfung werden gemessen.
Geräte: Electronic Explorer, CD4007, Kabel

Versuch 02: Logikfunktionen mit 3 Eingängen mit NAND Gattern oder Multiplexern
Geräte: Electronic Explorer, 74HC10 (Triple 3-Input NAND), 74HC04 (Hex Inverter), 74HC153 (doppelter 4 zu 1 Multiplexer), Kabel 

Versuch 03: Digitaler Entwurf mit einem FPGA Board
Geräte: Digilent Basys 3 Board und Vivado Software 

Versuch 04: Logische Gleichungen und Tastaturabfrage mit einem FPGA Board
Geräte: Digilent Basys 3 Board und Vivado Software 

Versuch 05: Eine Finite state machine im FPGA
Geräte: Digilent Basys 3 Board und Vivado Software

Digilent BASYS3 FPGA Board

Digilent BASYS3 FPGA Board

Microelectronics Laboratory (2 SWS)

Microelectronics Laboratory (2 SWS)

Laboratory 2019: Build an FPGA

Emphasis on test

Laboratory 5:Buld an FPGA

  • Switch matrix (Task A)
    • 1 input, 4 outputs: DEMUX
    • 4 inputs, 1 output: MUX
  • Look up table LUT2 (Task B)
    • 2 inputs, 1 output
    • register at the output Y
    • 2nd shift register at the output YS
  • Tiny FPGA chip

Laboratory Feedback

Interface Electronics Laboratory (2 SWS)

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Jörg Vollrath

 Tel. +49 (0) 831 2523-170
 joerg.vollrath(at)hs-kempten.de

 

Standort

Gebäude TE

Räume:
T219b
T220

 Anfahrt und Lageplan
 Gebäudeplan

Laborleitung

Mitarbeiter