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Technische Universität München
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Schaltungssimulation

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Markus Leibl
Ulf Schlichtmann
Nummer 0000004642
Art Vorlesung mit integrierten Übungen
Umfang 3 SWS
Semester Sommersemester 2025
Unterrichtssprache Deutsch
Stellung in Studienplänen Siehe TUMonline

Teilnahmekriterien

Siehe TUMonline

Lernziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls ist der Studierende mit der grundlegenden Funktionsweise von Algorithmen in der analogen Schaltungssimulation vertraut. Er versteht, wie ein Schaltungssimulator funktioniert und ist damit in der Lage, ihn kompetent und effizient einzusetzen. Gleichzeitig ist er über die Schaltungssimulation hinaus mit den grundlegenden Verfahren der Simulation kontinuierlicher Systeme vertraut. Im einzelnen versteht er folgende Konzepte und kann sie anwenden: Aufstellen des Knotenspannungssystems für eine rechnergerechte Darstellung von Transistorschaltungen; Lösung linearer Gleichungssysteme für die AC-Analyse mittels Gauss-Verfahren; Arbeitspunktbestimmung mittels numerischer Nullstellensuche; Einschwinganalyse dynamischer Schaltungen mittels numerischer Integration.

Beschreibung

Entwurfsablauf mikroelektronischer Systeme (Design Flow), Entwurfsraum (Y-Chart), Entwurfsstile; Simulation analoger Schaltungen; Systembeschreibung, erweitertes Knoten-Spannungssystem; Wechselstrom-(AC-)Analyse, parallele Simulation, schwach besetzte Matrizen; Gleichstrom-(DC-)Analyse, Newton-Raphson, linearisierte Schaltungsmodelle; Einschwinganalyse, numerische Integrationsverfahren, diskretisierte Schaltungsmodelle; Großsignalmodelle.

Inhaltliche Voraussetzungen

Module, die in Schaltungstheorie und Signaldarstellung einführen, sollten vorab belegt worden sein.

Lehr- und Lernmethoden

Als Lernmethode wird zusätzlich zu den individuellen Methoden des Studierenden eine vertiefende Wissensbildung durch exemplarisches Erläutern in Übungen angestrebt.
Als Lehrmethode wird in Vorlesung wie Übung Frontalunterricht gehalten. Die Übung besteht aus anwendungsnahen Aufgaben. Die Vorlesung umfasst viele Beispiele. Durch online verfügbares Unterstützungsmaterial können Studierende Anschauung wie Verständnis vertiefen.
Folgende Medienformen finden Verwendung:
- Tafelanschrieb
- Umfassende Formelsammlung
- Übungskatalog mit Musterlösungen
- Interaktive Aufgaben sowie anschauliche Beispiele und Demos online verfügbar

Studien-, Prüfungsleistung

Die Prüfung ist schriftlich, die Prüfungsdauer beträgt 60 Minuten. Schriftliche Unterlagen sind erlaubt.
Anhand beispielhafter Problemstellungen wird die Fähigkeit zum Aufstellen von Knotenspannungssystemen für die Arbeitspunktanalyse, für die AC-Analyse und für die Einschwinganalyse abgeprüft. Es werden weiterhin Basisaspekte der numerischen Lösungsverfahren für diese drei Simulationstypen abgeprüft.

Empfohlene Literatur

Folgende Literatur wird empfohlen:
- Vorlesungsunterlagen

Links

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Vollständiges Lehrangebot

Bachelorbereich: BSc-EI, BSES, BSEDE

WSSSDiskrete Mathematik für Ingenieure (BSEI, EI00460) Discrete Mathematics for Engineers (BSEDE ) (Schlichtmann) (Januar)
WSSSEntwurf digitaler Systeme mit VHDL u. System C (BSEI, EI0690) (Ecker)
 SSEntwurfsverfahren für integrierte Schaltungen (BSES, EI43811) (Schlichtmann)
 SSSchaltungssimulation (BSEI, EI06691) (Gräb/Schlichtmann)

 

Masterbereich: MSc-EI, MSCE, ICD

 SSAdvanced Topics in Communication Electronics (MSCE, MSEI, EI79002) 
 SSElectronic Design Automation (MSCE, MSEI, EI70610) (Schlichtmann, Tseng) 
WS Design Methodology and Automation (ICD) (Schlichtmann) (Nov) 
WSSSEmbedded System Design for Machine Learning (MSCE, MSEI, EI71040) (Ecker) 
 SSSimulation and Optimization of Analog Circuits (ICD) (Gräb) (Mai) 
 SSMixed Integer Programming and Graph Algorithms in Engineering Problems (MSCE, MSEI, EI71059) (Tseng) 
WSSSNumerische Methoden der Elektrotechnik (MSEI, EI70440) (Schlichtmann oder Truppel) 

WS

WS

SS

Seminar VLSI-Entwurfsverfahren (MSEI, EI7750) (Schlichtmann)

Seminar on Topics in Electronic Design Automation (MSCE, EI77502) (Schlichtmann)

 
WSSSSynthesis of Digital Systems (MSCE, MSEI, EI70640) (Geier) 
WS Testing Digital Circuits (MSCE, MSEI, EI50141) (Otterstedt) 
WSSSVHDL System Design Laboratory (MSCE, MSEI, EI7403) (Schlichtmann) 

BSES: Bachelor of Science Engineering Science (TUM-ED)

BSEDE: Bachelor of Science in Electronics and Data Engineering (TUM-Asia)

ICD: Master of Science in Integrated Circuit Design (TUM-Asia)

MSCE: Master of Science in Communications Engineering (TUM)

MSEI: Master of Science in Elektrotechnik und Informationstechnik

BSEI: Bachelor of Science in Elektrotechnik und Informationstechnik

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