Messtechnik und Analoge Schaltungen

Im Mittelpunkt steht das Verständnis analoger Schaltungen als Basis moderner Messsysteme sowie das Verständnis über Messfehler und Unsicherheitsbetrachtungen realer Messsysteme.

Die Studierenden lernen, wie physikalische Größen zuverlässig erfasst, verstärkt, gefiltert und ausgewertet werden können. Behandelt werden unter anderem die Messung physikalischer Grundgrößen, Operationsverstärker, Filterstrukturen, Verstärkerschaltungen, Störgrößen sowie Messunsicherheitsrechnung und Kalibrierung. Ein besonderer Fokus liegt auf dem Verständnis realer Messketten und der Frage, wie aus kleinen technischen oder biologischen Signalen robuste Messdaten entstehen. Insbesondere die kritische Betrachtung über die Aussagekraft der Messdaten unter Berücksichtigung von Messfehlern und Fehlerfortpflanzung steht im Zentrum der Vorlesung.

Im zugehörigen Praktikum wird dieses Wissen direkt angewendet: Die Studierenden entwickeln schrittweise einen funktionsfähigen EKG-Verstärker auf einem Steckbrett. Ausgehend von grundlegenden Bauelementen wie Widerständen, Kondensatoren und Operationsverstärkern entsteht eine analoge Messkette zur Erfassung kleiner elektrischer Signale. Verstärkerstufen, Filter und Signalaufbereitung werden praktisch aufgebaut, getestet und optimiert. Dabei lernen die Studierenden, einfache analoge Messschaltungen selbstständig zu entwerfen, systematisch Fehler zu suchen und zu erkennen und Messsysteme hinsichtlich Genauigkeit, Stabilität und Rauschverhalten zu bewerten. Typische Herausforderungen wie Rauschen, Offsetspannungen und Störeinflüsse werden unmittelbar erfahrbar und fördern ein systematisches Verständnis realer Messtechnik.