Enseignement secondaire technique

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1 Enseignement secondaire technique Régime professionnel - Division de l'apprentissage artisanal et industriel Section des métiers de l'électricité X0EL - Electronique (TRONI) 4 leçons Manuels obligatoires : 1. Elektronik II, Bauelemente und Grundschaltungen der Mikroelektronik, Pflaum Verlag ISBN Manuels recommandés : Livres du maître : Langue véhiculaire : Nombre de devoirs : Referenz Rahmenlehrplan : RLP Analogelektronik : AE Digitalelektronik : DE Magnetische und elektrische Felder : MEF Lernaufgabe : La Kapitel RLP Ziel Inhalt 1 DE1 Analoge und digitale Signale 2 2 DE2 Grundverknüpfungen : AND, OR, NOT 3 DE3 Analyse von Schaltungen mit AND, OR, NOT 4 DE4 Synthese von Schaltungen anhand der ODER-Normalform 4 5 DE5 Schaltalgebra DE Universalverknüpfungen NAND und NOR 7 AE1 Nichtlineare Widerstände 12 8 AE2 Diode 9 AE3 Z-Diode MEF1 Oszilloskop : Prinzip und Messungen 11 MEF22 Spannungsarten : Messungen mit dem Oszilloskop 2 12 AE4 Gleichrichterschaltungen DE7 Simulationsprogramm für digitale Schaltungen 14 DE8 Pin-Belegung 2 15 La DE Entwurf und Aufbau einer einfachen digitalen Schaltung 12 (h) X0EL - Electronique Page 1 de 7

2 Lerngebiet: DIGITALELEKTRONIK Ziele Inhalte methodische Hinweise 1. Zwischen analogen und digitalen analoges Signal Der Unterschied zwischen den digitalen und den 2 Signalen unterscheiden und Prinzip digitales Signal analogen Signalen soll anhand von Beispielen aus dem einer digitalen Schaltung kennen. digitale Variable Alltag verdeutlicht werden. Eingangsvariable Ausgangsvariable 2. Grundverknüpfungen darstellen, UND-, ODER-, NICHT-Verknüpfung Die drei Grundverknüpfungen werden in erklären und selbständig mit Kontakten Symbole Schülerversuchen veranschaulicht. aufbauen. Funktionsbeschreibung Wahrheitstabelle Aufbau mit Kontakten 3. Schaltung mit den drei Grundverknüp- Wahrheitstabelle mit Zwischenvariablen Die Schaltung mit den drei Grundverknüpfungen wird fungen nach Schaltplan selbständig Funktionsgleichung aus Schaltung mit Symbolbausteinen aufgebaut. aufbauen, Funktionsweise ermitteln und Funktionsbeschreibung beschreiben 4. Einfache digitale Schaltung nach Ein- und Ausgangsvariablen bestimmen Die Funktionsgleichung wird nicht mittels KV- 4 Funktionsbeschreibung entwerfen und Wahrheitstabelle Diagramm vereinfacht, sondern mit Hilfe der ODER- aufbauen ODER-Normalform Normalform beschrieben X0EL - Electronique Page 2 de 7

3 Ziele Inhalte methodische Hinweise 5. Wichtige Gesetze der Schaltalgebra Verknüpfung mit den Konstanten 0, 1 Veranschaulichung der Variablen, der Konstanten, der kennen und überprüfen Theoreme der UND-Verknüpfung Theoreme und der Gesetze durch das Kontakt- Theoreme der ODER-Verknüpfung schema. Theoreme der NICHT-Verknüpfung Kommutativität Assoziativität Distributivität Morgansche Gesetze. Universalverknüpfungen darstellen, NAND-, NOR-Verknüpfung Die Universalverknüpfungen NAND und NOR werden erklären und selbständig aufbauen und Symbole mit Hilfe von Symbolbausteinen in Schülerversuchen anwenden Funktionsbeschreibung veranschaulicht. Wahrheitstabelle Aufbau von UND, ODER, NICHT mit NAND und NOR 7. Simulation einfacher Digitalschaltungen Anwendung eines Simulationsprogramms Durch ein einfach zu bedienendes Simulationspro- mit Hilfe des PCs für digitale Schaltungen gramm soll dem Schüler die Funktionsweise der Digitalschaltungen und den Umgang mit dem Computer beigebracht werden. 8. Integrierte Schaltkreise kennen und Eigenschaften Die verschiedenen Schaltkreisfamilien werden nur 2 auswählen Datenblätter erwähnt. Die ICs werden durch die Pin-Belegung beschrieben X0EL - Electronique Page 3 de 7

4 Ziele Inhalte methodische Hinweise LERNAUFGABE: Entwerfen, aufbauen und realisieren einer einfachen Digitalschaltung nach Funktionsbeschreibung. Die Lösung soll mit den Versuchskoffern in Gruppenarbeit entworfen werden. Die Realisierung der Schaltung erfolgt in Einzelarbeit auf Steckplatten und auf Experimentier-Platinen (z.b. Lochraster-Platten) 12 Gesamtdauer 2 Ergänzende Bemerkungen: Bei den Schülerversuchen ist besonders die Eigeninitiative der Schüler zu fördern d.h. die Versuche sollten möglichst selbständig von den Schülern durchgeführt werden. Zur Förderung der schriftlichen Ausdrucksfähigkeit soll zu jedem Versuch ein Bericht in Eigenarbeit ausgearbeitet werden. Für die Grundverknüpfungen (AND, OR, NOT) und die Universalverknüpfungen (NAND, NOR) sind, neben Schaltzeichen und Wahrheitstabelle, auch die praktischen Ausführungen als IC-Bausteine zu behandeln. Pin-Belegung, Kenn- und Grenzwerte sind Datenbüchern zu entnehmen X0EL - Electronique Page 4 de 7

5 Lerngebiet: ANALOGELEKTRONIK Ziele Inhalte methodische Hinweise 1. Nichtlineare Widerstände unterscheiden. Kennlinien von NTC-, PTC-, VDR- und LDR-Bauelementen keine Kennlinienaufnahme und keine Berechnung In Schülerversuchen soll die prinzipielle 12 Einfache, praxisbezogene Schaltungen Schaltsymbole und Kennzeichen Funktionsweise des Bauelementes untersucht werden nach Anleitung aufbauen. Farbkode In Schülerversuchen soll das Verhalten von einfachen Gruppenschaltungen mit linearen und nichtlinearen Widerständen meßtechnisch untersucht werden Arbeiten mit Datenbüchern 2. Wirkungsweise der Diode meßtech - nisch untersuchen. Durchlaß- und Sperrverhalten Schaltsymbol, Kennzeichnung Schülerversuche: - Kennlinienaufnahme Kenn- und Grenzdaten - Verhalten von einfachen Gruppenschaltungen mit Kennlinie linearen Widerständen und Dioden untersuchen Anwendungen im Gleichstromkreis: - LED - Schutzschaltung - Begrenzungsschaltung 3. Prinzipielle Funktionsweise der Z - Diode kennen. prinzipielle Funktionsweise Kennlinie Spannungsstabilisierungsschaltung Arbeitsbereich selbständig aufbauen und untersuchen. Spannungstabilisierung X0EL - Electronique Page 5 de 7

6 Ziele Inhalte methodische Hinweise 4. Ein- und Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltungen mit Hilfe des Oszilloskops beobachten. Wirkungsweise der Einpuls- Mittelpunktschaltung M1 Wirkungsweise der Zweipuls- Mittelpunktschaltung M2 Wirkungsweise der Zweipuls- Brückenschaltung B2 Wirkungsweise des Ladekondensators Die Belastung der Gleichrichterschaltungen besteht in 18 den drei Schaltungen aus einem ohmschen Widerstand. Gesamtdauer 4 Ergänzende Bemerkungen: In dem Lerngebiet Analogelektronik steht die Funktion der elektronischen Bauelemente in der Schaltung im Vordergrund. Die physikalischen Betrachtungen haben nur soweit zu erfolgen, wie sie für das Verständnis dieser Funktion unbedingt erforderlich sind. Die Kenn- und Grenzdaten sind aus Datenbüchern zu ermitteln. Der Umgang und das Arbeiten mit dem Oszilloskop ist ein wichtiger Teil eines Versuches und soll gefördert werden. Bei den Schülerversuchen ist besonders die Eigeninitiative der Schüler zu fördern d.h. die Versuche sollten möglichst selbständig von den Schülern durchgeführt werden. Zur Förderung der schriftlichen Ausdrucksfähigkeit soll zu jedem Versuch ein Bericht in Eigenarbeit ausgearbeitet werden X0EL - Electronique Page de 7

7 Lerngebiet: MAGNETISCHE UND ELEKTRISCHE FELDER Ziele Inhalte methodische Hinweise 21. Prinzip der Ablenkung des Elektronenstrahls in einem Oszilloskop erklären und Spannungsmessungen mit dem Oszilloskop selbständig durchführen. Ablenkung. Vertikalablenkung. Horizontalablenkung. Zeitablenkung. Gleichspannungsmessung. Einfache Messungen mit dem Oszilloskop selbständig durchführen. 22. Spannungsarten mit Hilfe des Oszilloskops unterscheiden. Gleichspannung. Wechselspannung (Rechteck, Dreieck, Sägezahn, Sinus). Mischspannung X0EL - Electronique Page 7 de 7