Lehrveranstaltungshandbuch Analoge Signale und Systeme

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Verantwortlich: Prof. Dr. Rainer Bartz

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ba ET2012 ASS
  • Ba ET2010 ASS
  • Ba TIN2010 ASS

Organisation

Version erstellt 2011-12-09 VID 4 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Analoge Signale und Systeme LVID F07_ASS LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 2 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) 2 Praktikum Projekt Seminar Tutorium (freiwillig) 1

Präsenzzeiten Vorlesung 30 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) 30 Praktikum Projekt Seminar Tutorium (freiwillig) 15

max. Teilnehmerzahl Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) 40 Praktikum Projekt Seminar

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

• Deutsch

Niveau

• Bachelor

Notwendige Voraussetzungen

• Alle Module der Mathematik
• Grundgebiete der Elektrotechnik
• trigonometrische, exp. und log.-Funktionen
• Integral- und Differentialrechnung
• Grenzwerte; unendliche Reihen; Partialbruchzerlegung
• komplexe Rechnung; RLC-Schaltungen

Literatur

• Carlson, G. E.: Signal and Linear System Analysis, John Wiley & Sons, Inc.
• Girod, B.: Einführung in die Systemtheorie, Teubner Verlag
• von Grünigen, D. Ch.: Digitale Signalverarbeitung, Fachbuchverlag Leipzig
• Hsu, H.P.: Signals and Systems, Schaums Outlines
• Meyer, M.: Signalverarbeitung, Verlag Vieweg
• Ohm, J.-R.; Lüke, H. D.: Signalübertragung, Springer-Verlag
• Oppenheim, A.V.; Wilsky, A.S.:Signals & Systems, Prentice Hall
• Werner, M.: Signale und Systeme, Verlag Vieweg

Dozenten

• Prof. Dr. Rainer Bartz
• Prof. Dr. Harald Elders-Boll
• Prof. Dr. Andreas Lohner

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Dipl.-Ing. Martin Seckler
• Dipl.-Ing. Norbert Kellersohn

Zeugnistext

Analoge Signale und Systeme

Kompetenznachweis

Form
sK	Klausur

Aufwand [h]
sK	10

Intervall: 3/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Grundbegriffe
  • Grundbegriffe: Signal und System, Beispiele
  • Klassifikation von Signalen
  • Elementarsignale, Testsignale: cos, exp, Sprung, Rampe
  • Eigenschaften von Signalen: Symmetrien, Energie, Leistung, RMS
  • Eigenschaften von Systemen: Gedächtnis, Kausalität, Stabilität
  • Blockschaltbilder und deren Grundelemente
  • Signalzerlegung in geraden und ungeraden Anteil
  • Grundoperationen mit Signalen: Skalierung, Spiegelung, Verschiebung und deren Kombinationen
• Signale
  • Die Fourier-Reihe
  • Fourier-Transformation (1D) analoger Signale
    • Das Fourier-Transformation
    • Theoreme und Beispiele zur Fourier-Transformation
    • Parseval-Beziehung
    • Auto-Korrelationsfunktion und das Energiedichtespektrum
    • Kreuz-Korrelationsfunktion
  • Laplace -Transformation
    • Zweiseitige Laplace-Transformation
    • Die komplexe s-Ebene
    • Mehrdeutigkeit der zweiseitigen Laplace-Transformation
    • Einseitige Laplace-Transformation
    • Korrespondenzen und Theoreme der Laplace-Transformation
    • Grenzwertsätze der Laplace-Transformation
    • Rücktransformation mittels Partialbruchzerlegung
    • Zusammenhang zur Fourier-Transformation
  • Abtastung
    • Die Fourier-Transformation der Dirac-Impulsfolge
    • Ideale Abtastung im Zeitbereich
    • Das Spektrum abgetasteter Signale
    • Das Abtasttheorem
    • Aliasing, Beispiele für Aliasing
• Systeme; Signalübertragung
  • Zeitkontinuierliche LTI-Systeme
    • Lineare zeitinvariante (LTI) Systeme
    • Arbeiten mit Blockschaltbildern
    • Dirac-Impuls und Impulsantwort
    • Sprung und Sprungantwort (Übergangsfunktion)
    • Die zeitkontinuierliche Faltung und deren Berechnung
    • Eigenschaften von LTI-Systemen: Kausalität, Stabilität
    • Bode-Diagramm der Übertragungsfunktion
      • Konstruktion von Bode-Diagrammen allgemeiner LTI-Systeme mit 7 Grundbausteinen
    • Die s-Übertragungsfunktion
    • Pol- Nullstellendiagramm und Stabilität
  • Entwurf analoger Filter
    • Verzerrungsfreie Übertragung
    • Grundtypen Filter: Hochpass, Tiefpass, Bandpass, Bandsperre

Fertigkeiten

• Die Studierenden erarbeiten sich grundlegende Kenntnisse über Theorie und Anwendung analoger Signale und Systeme
• Systemverhalten verstehen
  • Die Studierenden kennen die gängigen Beschreibungen analoger Systeme im Zeit- und Frequenzbereich
  • Sie kennen das Prinzip der Faltungsoperation
  • Sie kennen die Fourier- und die Laplace-Transformation
  • Sie kennen die Wirkungsweise Idealer Filter
  • Sie kennen das Abtasttheorem und wichtige Effekte des Abtastvorgangs
• Methoden anwenden
  • Die Studierenden können gängige Algorithmen zur Verarbeitung von analogen Signalen im Zeitbereich anwenden: Faltung
  • Die Studierenden können gängige Algorithmen zur Verarbeitung von analogen Signalen im Frequenzbereich anwenden: (i) Fourier-Transformation (ii) Laplace-Transformation
• systemtheoretische Modellbildung
  • Die Studierenden können mit systemtechnischen Blockschaltbilder umgehen
  • Sie können die Eigenschaften eines Systems im Zeit- und Frequenzbereich ermitteln,
  • darstellen und interpretieren (Bodediagramm)
  • und die Stabilität eines Systems beurteilen
• Anwendung systemtheoretischer Inhalte
  • Die Studierenden können von realen Systemen (hier: elektrische Schaltungen) Modelle bilden und somit abstrahieren
  • Sie können ein reales System auf abstrahierter Ebene behandeln und bei Bedarf den Bezug zum realen System herstellen.

Begleitmaterial

• elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
• elektronische Übungsaufgabensammlung
• elektronische Tutorials für Selbststudium
  • Themenscripte
  • Hilfsblätter
  • Videos
• erläuternde Modelle/Simulationen

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bK	(optional) 2 eTests je 20min (je 1x wiederholbar)

Beitrag zum LV-Ergebnis
bK	(falls angeboten) benotet: 20%

Intervall: 1/Jahr