Labor für Signale und Systeme

Angaben zur Durchführung der Laborversuche

Das Labor für Signale und Systeme (SUS) hat acht Arbeitsplätze und bietet i.d.R. drei verschiedene Laborversuche in achtfacher Ausfertigung an.

 

Nach Möglichkeit sollen sie in Zweiergruppen erarbeitet werden. Zur Durchführung der Arbeiten im Labor stehen für jeden Laborversuch vier Unterrichtsstunden zur Verfügung. Es werden drei Termine pro Arbeitsgruppe vergeben. Pro Labortermin werden maximal acht Arbeitsgruppen von einem Dozenten und einem Mitarbeiter betreut.

 

Die Praktikumstermine werden i.d.R. spätestens in der ersten Semesterwoche (Prüfungswoche) per Aushang neben der Tür des Labors Raum B 112 und online im Stundenplan des Fachbereichs bekannt gegeben.

 

Einzelne Praktikumstermine können in begrenztem Umfang in Absprache mit den Mitarbeitern verschoben werden. Die Absprache muss jedoch in angemessener Zeit vor dem Praktikumstermin erfolgen. Bei unentschuldigtem Versäumnis eines Praktikumstermins, kann eine weitere Teilnahme am Praktikum nicht immer gewährleistet werden.

 

Zu jedem Praktikumsversuch gibt es eine schriftliche Versuchsanleitung, die neben einer kurzen theoretischen Einführung, die Aufgabenstellung und Hinweise zur Durchführung und Auswertung des Versuchs enthält. Die Anleitungen können dieser Internetseite entnommen werden. Von den Teilnehmern wird erwartet, dass sie sich anhand dieser Versuchsanleitungen in ausreichender Weise auf die Versuche vorbereiten. Für einige Versuche sind Vorbereitungen erforderlich, wie z.B. Berechnung im Versuch benötigter Parameter, Erstellung von Graphiken, Durchführung von P-Spice-Simulationen. Die Betreuer des Labors stehen Ihnen dabei im Rahmen ihres Laboreinsatzes jederzeit zur Verfügung.

 

Für einen hohen Lerneffekt und eine sinnvolle Durchführung der Versuche ist neben praktischen Fähigkeiten (wie sie in den Laboren des 1. Studienjahres vermittelt werden) ein theoretisches Verständnis der jeweiligen Versuchsthematik unerläßlich. Bei unzureichenden Kenntnissen und ungenügender Vorbereitung ist die Durchführung der Laborversuche nicht sinnvoll. (Wenn die Theorie zu einem Versuch nicht bzw. noch nicht in der begleitenden Vorlesung behandelt wurde, wird erwartet, dass sich die Versuchsteilnehmer anhand entsprechender Literatur vorbereiten.)

 

Während der Versuchsdurchführung ist ein Messprotokoll zu erstellen, in dem alle Messergebnisse klar und übersichtlich darzustellen sind. Dazu steht im Laborraum an jedem Gruppenplatz ein Digitalrechner mit OpenOffice und Druckmöglichkeit zur Verfügung. Zu jedem Versuch ist eine schriftliche Versuchsauswertung anzufertigen und bis spätestens zwei Wochen nach Durchführung des Versuchs beim Professor oder Laboringenieur abzugeben.

Die Lernziele der Versuche im Praktikum

Das Praktikum orientiert sich inhaltlich an den in der Vorlesung "Signale und Systeme" vermittelten Themen. In den Versuchen werden schwerpunktmäßig die Stoffgebiete Ortskurven, Frequenzgänge, Bode-Diagramme, Übertragertheorie, Filteranalyse, Vierpoltheorie, Fourieranalyse, -synthese, Einschaltvorgänge, Übertragungsfunktion, PN-Diagramme und Sprungantwort behandelt.

Zweck des Praktikums ist die Vermittlung praktischer Kenntnisse und Fähigkeiten in den oben aufgeführten Themengebieten sowie die Vertiefung und Ergänzung der entsprechenden Vorlesungsinhalte durch praktische Anwendungen. Als Lernziele sind im Einzelnen zu nennen:

 

• Theoretische und praktische Kenntnisse zu Filterschaltungen und Resonanzkreisen. Sie sind Gegenstand eingehender Untersuchungen im Praktikum.
• Theoretische und praktische Kenntnisse der nachfolgend aufgelisteten Mess- bzw. Signalerzeugungsverfahren, die in den Versuchen verwendet und geübt werden:
• Messung und Darstellung von Frequenzgängen, Bode-Diagrammen und Ortskurven, Phasenmessung mit Zweistrahloszilloskop, Messtechnische Bestimmung von Vierpolparametern, Messung und Darstellung von Filtercharakteristiken, Messung und Darstellung von Sprungantworten verschiedener Schaltungen, Messung und Darstellung der Amplitudenspektren periodischer Signale, Simulative Fouriersynthese periodischer Signale durch Ãœberlagerung der Harmonischen, Erzeugung von Impulssignalen mit Pulsgeneratoren;
• Vertiefung der Kenntnisse und praktischen Fähigkeiten in der Oszilloskopmesstechnik und Signalerzeugung mit Funktionsgeneratoren;
• Erlernen verschiedener Auswerteverfahren und Berechnungen elektrischer Größen wie im Folgenden angegeben:
• Bestimmung und Berechnung der Dämpfungsanstiege von Filterkurven, Berechnung von Vierpolparametern
• Berechnung und Interpretation von Ortskurven, Berechnung des Amplituden- und Phasenspektrums periodischer Signale, Umrechnung von gemessenen Sprungantworten in Ortskurven mit Hilfe eines vorgegebenen Rechnerprogramms, Berechnung von Ãœbertragungsfunktionen verschiedener Schaltungen und Darstellung in PN-Diagrammen, Berechnung und graphische Darstellung von Sprungantworten, Herleitung von Ãœbertragungsfunktionen
• Selbständige Durchführung umfangreicher Messaufgaben, sowie Erstellung von Messprotokollen mit tabellarischen Messreihen und Diagrammen;
• Anfertigung von schriftlichen Ausarbeitungen der Praktikumsversuche mit Zusammenfassung in Kurzform, Messprotokoll, Versuchsvorbereitung und Auswertung, wobei die letzten beiden Teile außer den geforderten Ergebnissen auch die verwendeten Formeln und gegebenenfalls ihre Herleitung enthalten.

 

Die speziellen Lernziele der einzelnen Praktikumsversuche sind nachfolgend dargestellt:

Filterschaltungen

Messung und Simulation der Amplituden- und Phasengänge verschiedener Filter und Resonanzkreise. Als Messgerät dient ein digitales Speicheroszilloskop. Darstellung als Bode-Diagramm und Ortskurve; Bestimmung der Dämpfungsanstiege von Filterkurven.

 

Fourierreihen

Fourieranalyse: Messung, Berechnung und Darstellung der Amplitudenspektren verschiedener periodischer Signale; Signalerzeugung mit Funktionsgeneratoren. Fouriersynthese: Simulative Synthese verschiedener periodischer Zeitfunktionen durch Überlagerung von Sinusschwingungen, Berechnung und Einstellen der Amplituden- und Phasenwerte der zu überlagernden Sinusschwingungen.

 

Einschaltvorgänge

Aufzeichnung von Sprungantworten verschiedener Schaltungen mit einem digitalen Speicheroszilloskop; Umrechnung von gemessenen Sprungantworten in Ortskurven mit Hilfe eines vorgegebenen Rechnerprogramms; Erzeugung von Impulssignalen mit Pulsgeneratoren; Berechnung der Ãœbertragungsfunktionen verschiedener Schaltungen und Darstellung im PN-Diagramm; Berechnung und graphische Darstellung von Sprungantworten.

Literaturauswahl

• Schulte, Hoffmann, Nadenau, Fehlberg, Hauschild: Praktikumsanleitungen "Signale und Systeme", HN, aktuelle Auflage
• Führer, Heidemann, Nerreter: Grundgebiete der Elektrotechnik Bd.2, Zeitabhängige Vorgänge, Hanser Verlag, München,
• Clausert, Wiesemann: Grundgebiete der Elektrotechnik 2, Oldenbourg Verlag,München,
• Seidel, Wagner: Allgemeine Elektrotechnik Bd.2, Hanser Verlag, München
• Grafe u. a.: Grundlagen der Elektrotechnik Bd.2, Verlag Technik, Berlin
• Paul: Elektrotechnik Bd.II: Netzwerke, Springer Verlag, Berlin
• Hagmann: Grundlagen der Elektrotechnik, Aula Verlag, Wiesbaden
• Moeller, Fricke, Frohne, Vaske: Grundlagen der Elektrotechnik, TeubnerVerlag, Stuttgart
• Weißgerber: Elektrotechnik für Ingenieure 2 und 3, ViewegVerlag, Braunschweig
• Bosse: Grundlagen der Elektrotechnik III und IV, B.I. Hochschultaschenbuch Band 184 und 185 , B.I. Wissenschaftsverlag, Mannheim
• Edminister: Elektrische Netzwerke, Schaum’s Outline Ãœberblicke/Aufgaben, McGraw-Hill Book Company, Hamburg
• Lindner: Elektro-Aufgaben Bd. II und III Leipzig Fachbuchverlag, Leipzig