HARDWAREENTWICKLUNG
Kompetenzbereich „Grundlagen der Elektronik“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
-
kennen die grundlegenden Gesetze der Elektrotechnik und der Digitaltechnik und können das Verhalten einfacher Schaltungen damit begründen;
-
können die Gesetze auf einfache Schaltungen anwenden, damit das Verhalten von einfachen Schaltungen untersuchen und sie zur Lösung von technischen Aufgaben einsetzen.
Lehrstoff:
I . J a h r g a n g :
Elektrotechnische Grundgrößen:
Spannung, Strom, Widerstand, Leistung.
Gleichstromtechnik:
Ohmsches Gesetz, Strom- und Spannungsquellen, Kirchhoffsche Gesetze, Überlagerungsprinzip;
Grundbegriffe des elektrischen Feldes.
Grundlagen der Digitaltechnik:
Logische Grundfunktionen, Boolesche Algebra, Zahlensysteme.
I I . J a h r g a n g :
Grundbegriffe des magnetischen Feldes.
Wechselstromtechnik:
Impedanz, Leistung, Zeigerdiagramm, Bodediagramm, RLC-Schaltungen.
Grundlagen der Digitaltechnik:
Flip-Flops.
Kompetenzbereich „Bauelemente“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen die prinzipielle Funktionsweise und die Eigenschaften elektronischer Bauelemente;
- können die Bauteile einfacher Schaltungen unter Beachtung relevanter Kriterien dimensionieren
und elektronische Bauelemente unter Verwendung von Datenblättern messtechnisch analysieren;
- können einfache und komplexe Bauelemente auswählen, einbauen und in Betrieb nehmen.
Lehrstoff:
I . J a h r g a n g :
Elektromechanische Bauelemente:
Schalter/Taster, Verbindungselemente.
Passive Bauelemente:
Widerstände, Kondensatoren, Dioden.
I I . J a h r g a n g :
Passive Bauelemente:
Spulen.
Aktive Bauelemente:
Transistoren (Grundfunktion).
Integrierte Bauelemente:
Logikfamilien, Operationsverstärker (Grundlagen).
I I I . J a h r g a n g :
elektromechanische Bauelemente:
elektroakustische Wandler.
Passive Bauelemente:
Übertrager, Quarze.
Aktive Bauelemente:
Transistoren, optoelektronische Bauelemente.
Integrierte Bauelemente:
Spannungsregler, Operationsverstärker (Vertiefung), programmierbare Bauelemente (PLDs).
I V . J a h r g a n g :
Integrierte Bauelemente:
ASICs.
Kompetenzbereich „Grundschaltungen“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen das Verhalten elektronischer Grundschaltungen und ihre typischen Anwendungsgebiete;
- können einfache elektronische Schaltungen nach vorgegebenen Spezifikationen entwerfen und dimensionieren, elektronische Schaltungen rechnerisch und messtechnisch im Zeit- undFrequenzbereich analysieren;
- Bauelementegruppen auswählen, aufbauen und in Betrieb nehmen.
Lehrstoff:
I I . J a h r g a n g :
Digitale Grundschaltungen:
Digitale Auswahlschaltungen, Rechenschaltungen.
I I I . J a h r g a n g :
Digitale Grundschaltungen:
Zähler, Register; Elektronische Schalter und Kippschaltungen.
Analoge Grundschaltungen:
Verstärker, Spannungs- und Stromquellen.
I V . J a h r g a n g :
Analoge Grundschaltungen: Oszillatoren.
Kompetenzbereich „Schaltungsentwicklung“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- können eine Schaltungsspezifikation erklären und einfache elektronische Schaltungsstrukturen
erkennen;
- Schaltungsmodule entsprechend der Spezifikation systematisch zu einer komplexeren Einheit
zusammenfügen, komplexe Schaltungen analysieren und in Bezug auf ihre spezifizierte Funktion
hin bewerten;
- elektronische Schaltungen nach gegebener Spezifikation entwickeln, fertigen, testen und in
Betrieb nehmen.
Lehrstoff:
I I . J a h r g a n g :
Analoge Schaltungstechnik:
Grundlagen der elektrischen und thermischen Dimensionierung.
Digitale Schaltungstechnik:
Kombinatorische Logikschaltungen.
I I I . J a h r g a n g :
Schaltungsspezifikation.
Analoge Schaltungstechnik:
Schaltungsentwurf.
Digitale Schaltungstechnik:
Sequenzielle Logikschaltungen.
I V . J a h r g a n g :
Digitale Schaltungstechnik:
Hardwarebeschreibungssprachen, Interfacetechniken.
V . J a h r g a n g :
Schaltungen mit unstetiger Charakteristik.
Digitale Schaltungstechnik:
Automatenentwurf.
Kompetenzbereich „Schaltungsanalyse und -simulation“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen die Methoden zur Beschreibung von Schaltungen, die typischen Strukturen einer
Hardwarebeschreibungssprache und Werkzeuge zur Schaltungssimulation und können diese
bedienen;
- können das Verhalten elektronischer Schaltungen beschreiben, simulieren und die Ergebnisse
entsprechend darstellen;
- können Methoden der Hardwarebeschreibung zur Analyse elektronischer Schaltungen anwenden
und aus den Ergebnissen die nötigen Schlussfolgerungen ziehen;
- können verschiedene Methoden zur Analyse elektronischer Schaltungen auswählen und
anwenden sowie die Schaltung unter Zuhilfenahme der Ergebnisse redesignen.
Lehrstoff:
I I . J a h r g a n g :
Schaltungsbeschreibungen, Analyseverfahren und Simulationswerkzeuge für digitale
Grundschaltungen.
I I I . J a h r g a n g :
Schaltungsbeschreibungen, Analyseverfahren und Simulationswerkzeuge für analoge
Grundschaltungen.
I V . J a h r g a n g :
Schaltungsbeschreibungen, Analyseverfahren und Simulationswerkzeuge für programmierbare
Bauelemente.
V . J a h r g a n g :
Schaltungsbeschreibungen, Analyseverfahren und Simulationswerkzeuge für programmierbare
Systeme.
Kompetenzbereich „PCB-Design“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen die grundsätzlichen Erfordernisse bei der Erstellung eines Platinenlayouts;
- können mit geeigneten Werkzeugen für gegebene Schaltungen ein Schaltungslayout erstellen;
- können Layouts in Hinblick auf Konstruktionsrichtlinien und EMV-Kriterien beurteilen und für
komplexe elektronische Schaltungen die Fertigungsunterlagen erstellen.
Lehrstoff:
I I . J a h r g a n g :
CAD-Werkzeuge (Grundlagen).
I I I . J a h r g a n g :
CAD-Werkzeuge (Anwendungen); Planen und Realisieren von Layouts.
I V . J a h r g a n g :
Signalintegrität, EMV-Kriterien.
Kompetenzbereich „Werkstoffe der Elektronik“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen gängige Werkstoffe, die in der Elektronik Anwendung finden, können ihre Eigenschaften
beurteilen und kennen Werkzeuge und Verfahren zu ihrer Bearbeitung;
- können geeignete Werkstoffe für die Fertigung von elektronischen Komponenten auswählen und
bearbeiten, die Qualität systemrelevanter Komponenten und Verbindungstechniken messen und
bewerten;
- können systemrelevante mechanische Komponenten normgerecht konstruieren und fertigen.
Lehrstoff:
I . J a h r g a n g :
Werkstoffe; Materialeigenschaften; Bearbeitungsverfahren.
I I . J a h r g a n g :
Fertigungsverfahren.
Kompetenzbereich „Fertigen von elektronischen Schaltungen“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen Möglichkeiten, aus gegebenen Schaltplänen Schaltungen zu fertigen;
- können Fertigungstechniken zur Herstellung elektronischer Geräte anwenden;
- können die Qualität der Fertigung von elektronischen Geräten überprüfen und beurteilen sowie
elektronische Schaltungen fertigungsgerecht entwickeln, produzieren, messtechnisch überprüfen
in Betrieb nehmen und dokumentieren.
Lehrstoff:
I . J a h r g a n g :
Prototypenaufbau; PCB-Fertigungstechniken; SMD-Technologien und Schaltungstest (Grundlagen).
I I . J a h r g a n g :
Prototypenaufbau; PCB-Fertigungstechniken; SMD-Technologien und Schaltungstest (Baugruppen).
I I I . J a h r g a n g :
Prototypenaufbau; PCB-Fertigungstechniken; SMD-Technologien und Schaltungstest (Geräte).
I V . J a h r g a n g :
Prototypenaufbau; PCB-Fertigungstechniken; SMD-Technologien und Schaltungstest (Systeme).
Kompetenzbereich „Projektmanagement und Qualitätssicherung“:
Bildungs- und Lehraufgabe:
Die Schülerinnen und Schüler
- kennen Methoden und Werkzeuge des Projektmanagements;
- können Projektaufgaben analysieren, auswerten und darstellen und mit geeigneten Methoden und
Werkzeugen planen sowie eine geeignete Projektorganisationsform ableiten;
- können Abläufe bzw. Prozesse unter Berücksichtigung entsprechender Qualitätsstandards
organisieren.
Lehrstoff:
I V . J a h r g a n g :
Projektmanagementkonzepte und Phasenmodelle; Methoden, Werkzeuge und Dokumente im PM-
Prozess; Projektplanung, -durchführung und -dokumentation.
V . J a h r g a n g :
Verfahren und Standards der Qualitätssicherung.