Modellierung und Simulation

Prof. Dr. B. Voigt

Kurzinhalt der Vorlesung

Simulation ist heute ein unverzichtbarer Bestandteil bei der Entwicklung von neuen Produkten. Einerseits lassen sich Designfehler früh erkennen und andererseits können technische Eigenschaften und Kosten schnell zu einem Optimum geführt werden.

Eine erfolgreiche Simulation ist nur auf der Grundlage leistungsfähiger Modelle möglich. Dementsprechend liegt ein großes Gewicht dieser Spezialvorlesung auf der eingehenden Darstellung von Modellierungsverfahren für elektronische Bauelemente und mechatronische Systemkomponenten.

In die Lehrveranstaltung integriert ist ein Einführungskursus in den Schaltungssimulator SPICE. Die netzwerktheoretischen Grundlagen von analogen Schaltungssimulatoren werden erarbeitet. Laborübungen mit MATLAB vermitteln Einblicke in die numerischen Eigenschaften von Integrations- und Iterationsalgorithmen.

  • Modellierung elektronischer Bauelemente:
    Passive Baulemente, Halbleiter-diode, Bipolartransistor, MOS-Transistor
  • Netzwerktheoretische Grundlagen:
    Knotenpotentialanalyse, Gleichungssysteme, Iteration und Integration auf Elementeebene
  • Praktische Einführung in den Schaltungssimulator SPICE:
    Netzlistensyntax, Analysearten, Simulatorsteuerung, Options-Anweisungen
  • Modellierung und Simulation von mechatronischen Systemen:
    Integration von Differentialgleichungssystemen mit MATLAB, Approximation von nichtlinearen Kennlinien, Makromodellierung, Oszillatorische Systeme, Airbag-Sensorik
  • Laborversuche:
    Bipolartransistormodell, Leitungsmodellierung, CMOS- Logik,
    Integration des Differentialgleichungssystems eines Demodulators, Iteration auf
    Elementeebene, Integration eines Schwingkreises auf Elementeebene, Oszillatorschaltungen, HCMOS-Logikbausteine, Airbag-Simulation, Approximation mit
    halbseitigen Polynomen, Demonstration Finite Elemente Methode (FEM)

Modulbeschreibung