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• Course title: Mathematik I
• Number of ECTS: 6
• Course code: BENG-1
• Module(s): Mathematik I
• Language: FR, EN
• Mandatory: Yes

Les cours de mathématiques I a pour but de fournir aux étudiants les bases nécessaires entre autre en calcul vectoriel, en calcul de nombre complexes, et en calcul différentiel et intégral de fonctions d’une et de plusieurs variables pour la maîtrise des application de ces notions en sciences de l’ingénieur����

L’ étudiant(e) ayant suivi avec succès le cours de mathématiques I est capable de:��
·�� �� �� �� ��*�� comprendre et utiliser le langage mathématique de base des disciplines concernées
·�� �� �� �� �� * résoudre des exercices d’application
·�� �� �� �� �� * appliquer les notions à des problèmes-type en science de l’ingénieur

Calcul vectoriel
–�� �� �� �� �� Somme vectorielle; Multiplication scalaire
–�� �� �� �� �� Produit scalaire; Produit vectoriel; Produit mixte
Nombres complexes
–�� �� �� �� �� Définition et Représentation géométrique
–�� �� �� �� �� Addition; Soustraction; Multiplication; Division; Puissances et Racines
–�� �� �� �� �� Forme ordinaire, Forme trigonométrique et forme exponentielle
Fonctions de plusieurs variables-Dérivées partielles
–�� �� �� �� �� Dérivées partielles du premier ordre et ordre supérieur
–�� �� �� �� �� Différentielle totale
–�� �� �� �� �� Calcul d’erreur
–�� �� �� �� �� Extremums d’une fonction de deux variables

Prestation et Examen

• Course title: Physics
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-150
• Module(s): Physics
• Language: EN
• Mandatory: Yes

This course introduces fundamental principles of physics with a focus on applications in engineering. Topics include mechanics, thermodynamics, electromagnetism and waves. Emphasis is placed on problem-solving, conceptual understanding, and real-world engineering applications.

By the end of the course, students will be able to:��
· Understand and apply Newtonian mechanics��
· Understand and apply energy and momentum conservation laws.��
· Understand wave phenomena and basic optics.��
· Understand and apply the principles of thermodynamics and heat transfer.��
· Describe electric and magnetic fields and their applications.

Motion in 1D and 3D; Newton’s laws; Work and energy conservation; Linear momentum conservation; Rotation and angular momentum; Oscillations, waves, and superposition; Kinetic theory of gases and laws of thermodynamics; Electricity and magnetism.

Midterm exam (written) – Tentative date: 21.11.2025 (1/3 of final mark); Final written exam (2/3 of the final mark). Retakes will be conducted as oral exams.

Physics for Scientists and Engineers (Tipler and Mosca) The Feynman Lectures on Physics Gerthsen Physik

• Course title: Informatik I / Programming for Engineers
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-5
• Module(s): Informatik I / Programming for Engineers
• Language: EN
• Mandatory: Yes

This course offers a comprehensive introduction to programming fundamentals using Python, emphasizing practical application through hands-on workshops.

Students will learn core concepts such as control flow, data structures, and algorithms, progressing to object-oriented programming, file I/O, and interacting with APIs.

The curriculum culminates in project-based learning, applying Python to real-world scenarios like sentiment analysis and signal processing.

Upon successful completion of this course, students will be able to:
– Develop functional Python programs by applying core principles, including variables, control flow (loops and conditionals), and functions to create organized, logical code.
– Effectively use and manipulate Python’s core data structures, such as lists, dictionaries, and arrays, and implement fundamental algorithms for processing data.
– Structure code using object-oriented programming (OOP) principles, perform file I/O operations to read and write data, and interact with external web APIs to fetch data.
– Set up a Python development environment and use essential software development tools, including GitHub for version control and collaborative code management.
– Design, develop, and present a complete software project that applies course concepts to a practical, real-world scenario such as sentiment analysis or signal processing.

This course offers a comprehensive introduction to programming fundamentals using Python, emphasizing practical application through hands-on workshops. Students will learn core concepts such as control flow, data structures, and algorithms, progressing to object-oriented programming, file I/O, and interacting with APIs. The curriculum culminates in project-based learning, applying Python to real-world scenarios like sentiment analysis and signal processing.

Project presentation and oral examination based on the project.

• Course title: Elektrotechnik I
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-7
• Module(s): Elektrotechnik I
• Language:
• Mandatory: Yes

Initier les étudiants aux principes fondamentaux et aux méthodes de calcul en rapport avec l’énergie électrique, les montages et circuits électriques, magnétiques et électromagnétiques, à courant continu.

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
Kapitel 1: Elektrizität und Aufbau der Materie
–�� �� �� �� �� Grundbegriffe der Elektrizitätslehre, Einheiten
–�� �� �� �� �� Elektrischer Widerstand und Ohm‘sches Gesetz, Widerstandsschaltungen
–�� �� �� �� �� Grundlagen der Netzwerkberechnungen
–�� �� �� �� �� Verfahren: Ersatzspannungsquelle, Überlagerung, Maschenstrom,�� �� �� �� �� �� ��
�� �� �� �� �� �� Knotenpunktpotential
–�� �� �� �� �� Energie und Leistung
Kapitel 2:��
– Elektrostatisches Feld, Verschiebungsflussdichte, elektrische. Feldstärke
– Kondensatoren, Ladung, Entladung
Kapitel 3:��
–�� �� �� �� �� Magnetisches Feld, magn. Feldstärke, Fluss, Flussdichte
–�� �� �� �� �� Kraft im Magnetfeld
–�� �� �� �� �� Magnetischer Kreis
��Praktika: (kann durch praktische Übungen ersetzt werden)
–�� �� �� �� �� Netzwerke
–�� �� �� �� �� Kraft im Magnetfeld

TP/TD – Examen 120 min (80%-100%) Prestations facultatives 90 min (20%)

On moodle

Alexander von Weiss: Allgemeine Elektrotechnik

• Course title: Measurement Technology
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-141
• Module(s): Measurement Technology
• Language: EN, FR
• Mandatory: Yes

This course offers a comprehensive overview of measurement technologies and��
sensors, covering their characteristics, classifications, types, and the reasons for��
transitioning to smart sensors. It presents the importance of both theoretical��
understanding and practical application of sensor technology.��

1. Understand measurement and sensor basics: Explain sensors and SI units.��
2. Signal analysis: Classify signals and understand sampling.��
3. Evaluate characteristics: Identify key sensor ���󲹰������ٱ�������پ�����.��
4. Physical effects for measurement: Describe transduction effects in ����Բ��ǰ���.��
5. Sensor types: Differentiate between passive and active ����Բ��ǰ���.��
6. Identify challenges: Recognize sensor limitations.��
7. Smart sensors: Explain benefits of smart ����Բ��ǰ���.��
8. Apply knowledge: Apply concepts to practical scenarios.��

1. Introduction to sensors and measurement technologies: Understand the��
significance and applications of sensors in various contexts.��
2. Basic concepts (sensor, measurement and signals):��
Learn about the context of a water supply station and the use of the��
International System of Units (SI) and its symbols.��
3. Signal classification and sampling theory:��
Explore how sensor signals are classified.��
Study the principles of sampled signals, including fundamental sampled��
signals, sampling frequency, ideal and real samplers, zero-order hold, and��
averaging sampler.��
4. Sensor characteristics:��
Delve into static characteristics of sensors, such as accuracy, precision,��
stability, and other performance metrics.��
Understand general sensor characteristics, focusing on static��
���󲹰������ٱ�������پ�����.��
5. Dynamic characteristics:��
Learn about dynamic characteristics of sensors, including zero-order, firstorder, and second-order systems.��
6. Physical transduction effects:��
Gain insights into various physical effects used in sensors, such as��
electromagnetic, dielectric, Hall, piezoelectric, and pyroelectric effects.��
7. Sensor classification:��
Understand the different classifications of sensors, including passive and��
active types.��
8. Types of sensors:��
Study various sensors in different fields, including industrial, biomedical,��
automotive, and environmental sensors, and their applications.��
9. Drawbacks of Sensors:��
Identify the limitations and challenges associated with different types of��
����Բ��ǰ���.��
10. Smart sensors:��
Learn why there is a shift towards smart sensors and the advantages they��
offer over traditional ����Բ��ǰ���.��
11. Conclusion:��
Summarize the key learnings and implications of advancements in sensor��
and measurement technology.

Written/oral examination and project

Slides, tutorials, practice exercices

[1]. Pallás-Areny, Ramón, and John G Webster. Sensors and Signal Conditioning /.��
New York: Wiley, 1991. Print.��
[2]. McGrath, Michael J, and Cliodhna Ní Scanaill. Sensor Technologies: Healthcare,��
Wellness, and Environmental Applications. Springer Nature, 2013.��
[3]. Hu, Fei, and Qi Hao. Intelligent Sensor Networks: The Integration of Sensor��
Networks, Signal Processing and Machine Learning. Boca Raton: Taylor ��
Francis, 2012

• Course title: Digitaltechnik
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-62
• Module(s): Digitaltechnik
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Provide a comprehensive course in combinational logic design for lower division students;
Provide an introduction to sequential logic;
Stimulate and encourage the interest of lower division students in engineering (electrical or computer);
Introduce students to computer architecture and digital design;
First insights into information theoretical entropy

Students prepared for advanced courses in logic design and computer architecture

Number systems: binary, hexadecimal, unsigned, signed, arithmetic and logic operations, codes;
Combinational logic: gates, Boolean algebra, minimization, Karnaugh–Veitch maps, circuit design techniques;
Functionality: adders, comparators, coders, decoders, multiplexors, ALU;
Sequential logic: latches, flip-flops, registers, counters;
Architecture: introduction to basic microprocessor/controller architecture, memory.����
Information theory: Introduction to elementary information theoretical entropy

Final exam.��Exam: 90min written exam without using tools.

Grundlagen der Technischen Informatik, D. W. Hoffmann, Hanser, 2016
Basiswissen der Elektro-, Digital- und Informationstechnik, H. Schneider-Obermann, Vieweg Studium Technik, 2006
Informatik für Dummies. Das Lehrbuch, Ernst Georg Haffner, Wiley-VCH, 2. Auflage 2023��

• Course title: Artificial Intelligence for Smart Technologies
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-63
• Module(s): Artificial Intelligence for Smart Technologies
• Language: FR, EN
• Mandatory: Yes

Introduction à l’intelligence artificielle (préparation des données, analyse des données, estimation, classification) – projets sur l‘IA. Analyser des présentations dans le cadre d’une série de conférences sur l’intelligence artificielle et ses applications en ingénierie.

A la fin du module, l’étudiant doit être capable de:
Connaitre les étapes pour le développement d’un algorithme intelligent
Comprendre et optimiser un programme basé sur l’IA.
Gérer un projet en groupe.
Synthétiser et analyser des conférences sur l’IA.

1. Introduction
1.1. Histoire de l’IA – L’IA n’est pas nouvelle !!
1.2. Applications de l’IA
2. Différence entre algorithme conventionnel et algorithme intelligent
3. Différence entre IA / Machine Learning / Deep Learning
3.1. Apprentissage supervisé : régression
3.2. Apprentissage supervisé : Classification
3.3. Apprentissage non supervisé : clustering
3.4. L’apprentissage en profondeur
4. Étapes pour le développement d’un algorithme intelligent
5. Type de données
6. Nettoyage des données
7. L’analyse des données
8. Projet��

Controle continu + Examen

Un support pédagogique préparé par le professeur et des projets pré-programmés sur l’intelligence artificielle. Une série de conférences sur l’intelligence artificielle et ses applications en ingénierie.

��Guillaume Saint-Cirgue, LIVRE-Apprendre_le_ML_en_une_semaine, 2019

• Course title: Mathematik II
• Number of ECTS: 6
• Course code: BENG-10
• Module(s): Mathematik II
• Language: FR
• Mandatory: Yes

Les cours de mathématiques II a pout but de fournir aux étudiants les bases��
nécessaires entre autre en calcul différentiel et intégral de fonctions d’une et de
plusieurs variables, en équations différentielles et en algèbre linéaire pour la
maîtrise des application de ces notions en sciences de l’ingénieur����

L’ étudiant(e) ayant suivi avec succès les cours de mathématiques II est capable de : comprendre et utiliser le langage mathématique de base des disciplines concernées, résoudre des exercices d’application, appliquer les notions à des problèmes-type en science de l’ingénieur

1. Intégrales multiples��
o Intégrales doubles en coordonnées cartésiennes et polaires
Applications : Aire; centre de gravité et moment d’inertie d’une surface
o Intégrales triples en coordonnées cartésiennes, cylindriques et sphériques
Applications : Volume; centre de gravité et moment d’inertie d’un corps
2. Equations différentielles��
o Equations différentielles du 1er ordre
Equation diff. à variables séparables
Equations diff. homogènes
Equations diff. linéaires et équations diff. de Bernoulli
o Equations différentielles du 2nd ordre
Equations diff. du 2. ordre se ramenant à des équations diff. du 1.ordre
Equations diff. du 2. ordre à coefficients constants
3. �� Calcul matriciel��
o Notions de matrices et opérations matricielles (Somme; Multiplication; Transposée)
o Déterminants (Règle de Cramer; Règle de Sarrus; Mineurs d’un déterminant)
o Matrice régulière et singulière; Matrice adjointe et inverse
o Systèmes d’équations linéaires à l’aide de la méthode par inversion de la matrice et à l’aide de la méthode de Gauss��
Valeurs et vecteurs propres

Prestation et Examen

• Course title: Informatik II
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-12
• Module(s): Informatik II
• Language: EN, DE
• Mandatory: Yes

Advanced lecture based on Informatik I��

Lernstoff: weitere Grundelemente wie u.a. benutzerdefinierte Variablentypen (UDT bzw. Strukturen), Dateien (Sequentielle Dateien, Direktzugriffsdateien, Binäre Dateien) und Anwendungsprojekte.
Programmieren von Anwendungsbeispielen.
Die jetzige Vorlesung Informatik II wird inhaltlich etwa überarbeitet und im Volumen erweitert werden.

Programmerstellung in Vorlesung Schriftliche Prüfung

• Course title: Elektrotechnik II
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-14
• Module(s): Elektrotechnik II
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Initier les étudiants aux principes fondamentaux et aux méthodes de calcul en rapport avec les montages et circuits magnétiques et électromagnétiques, à courant alternatif polyphasé. Une importance particulière est attachée à la maîtrise du calcul des nombres complexes et de la représentation vectorielle.��

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
��–�� �� �� Magnetisches Feld, Induktion
–�� �� �� ��Wechselstrom
–�� �� �� ��Resonanz
–�� �� �� ��Drehstrom symmetrisch und unsymmetrisch belastet
�ʰ�����پ��첹:��
–�� �� �� ��Induktivitäten von Zylinderspulen
–�� �� �� ��Magnetische Induktion
–�� �� �� ��Die Spule im Wechselstromkreis
–�� �� �� ��Reihenschwingkreis
–�� �� �� ��Schwingkreis und freie Schwingung
–�� �� �� ��Drehstrom

TD/TP�� – Examen 90 min (80-100%) Prestations facultatives 90 min (20%)

On Moodle

Alexander von Weiss: Allgemeine Elektrotechnik

• Course title: Elektronik & Photonik I
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-15
• Module(s): Elektronik & Photonik I
• Language: EN, FR
• Mandatory: Yes

Les notions de bases de l’électronique analogique.
Maitriser les montages à base de diode à semi-conducteur, les diférentes étapes de redressement.
Les caractéristiques, Régimes de fonctionnement , les polarisations, etc des transistors bipolaires.��

Chapitre 1 : Rappel et Notions de base
1- Introduction
2- Notions de base
3- Lois de Kirchhoff
3.1- Application 1 : lois de Kirchoff
4- Diviseur de tension
4.1- Application 2 : Diviseur de tension
5- Diviseur de courant
5.1- Application 3 : Diviseur de courant
6- Théorème de Thévenin
7- Théorème de Norton
8- Equivalence entre les théorèmes de Thévenin et de Norton
7.1- Application 4: Théorème de Thévenin
7.2- Application 5: Théorème de Norton
9- Théorème de Millman
9.1- Application 6: Théorème de Millman
9.2- Application 7: Théorème de Millman
Chapitre 2 : La diode à semi-conducteurs
1. Introduction
2. Schéma électrique
3. Polarisation
3.1- Application 8: Diode à jonction
4. Caractéristiques électrique
4.1. Caractéristique courant / tension
4.2. Résistance différentielle (ou dynamique)
5. Schémas équivalents
5.1. Zone de claquage
5.2. Point de fonctionnement
5.2.1. Application 9: Diode à jonction
6. La diode Zener
6.1. Caractéristique statique courant-tension
6.2. Application 9: Diode Zener
7. Différents types de Diode
8. Diodes et applications
Chapitre 3 : Redressement, Filtrage et Stabilisation
1. Introduction
2. Redressement sur circuits monophasés
2.1. Redressement simple alternance non commandé (charge résistive)
2.1.1. Principe de fonctionnement
2.1.2. Application 10: Redressement simple alternance
2.2. Redressement double alternance à pont de Graetz (charge résistive)
2.2.1. Principe de fonctionnement
2.2.2. Application 11: Redressement double alternance
3. Filtrage
3.1. Période de charge du condensateur
3.2. Période de décharge du condensateur
3.3. Ondulation résiduelle
Chapitre 4 : Transistor bipolaire
1. Introduction
2. Mise en équation
3. Caractéristiques du transistor
3.1. Montage pour le relevé des caractéristiques
3.2. Réseaux de caractéristiques
3.3. Régimes de fonctionnement du transistor
3.4. Application 11
4. Références des diodes et des transistors
5. Polarisation d’un Transistor
6. Point de fonctionnement
6.1. Maille d’entrée : détermination du point N
6.2. Maille de sortie : détermination du point M
7. Réalisations pratiques de la polarisation
7.1. Polarisation par résistance de base
7.2. Polarisation par réaction d’émetteur
7.3. Polarisation par réaction de collecteur
7.4. Polarisation par pont de base et résistance d’émetteur
7.5. Application 12
7.6. Application 13
7.7. Application 14

Controle continu + Examen

Un support pédagogique préparé par le professeur et composé de cours avec des applications corrigées

1.Paul Horowitz et Winfield Hill (trad. de l’anglais), Traité de l’électronique analogique et numériquetitre original=The Art of Electronicsvolume=1, Techniques analogiques, Nieppe, Publitronic, 1996, 538 p. (ISBN 2-86661-070-9).
2.Tran Tien Lang, Électronique analogique des circuits intégrés, Paris/Milan/Barcelone, Masson, 1997, 396 p. (ISBN 2-225-85306-1).
3.Albert Paul Malvino et David J. Bates, Principes d’électronique [« Electronic principles »], Dunod, 2002, 6e éd. (ISBN 2-10-005810-X).

• Course title: Telekommunikation
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-125
• Module(s): Telekommunikation
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Gegenstand der Vorlesung ist eine grundlegende Einführung in die Themen der Telekommunikation. Voraussetzungen sind gute mathematische Vorkenntnisse (bes. Statistik und Fourier-Transformation).

Einführung in die Thematik, Grundbegriffe Flußkontrolle, Automatic Repeat Request
Grundlagen der Signale : Fourier Transformation I
Fourier Transformation II, FaltungsintegralEinfache Signale und Systeme
Einfache Signale und SystemeKorrelationsfunktionen u. Leistungsdichtesprektren
Basisband- u. Bandpaßsignale, Wahrscheinlichkeitsrechnung
Korrelationsfunktionen und Leistungsdichtesprektren
Grundlagen der Informationstheorie
Quellencodierung
Kanalcodierung
Übertragung digitaler Signale, Leitungscodes
Zwischenklausur
Analoge und digitale Modulationsverfahren
Pulsträgermodulation, lineare u. nichtlineare Quantisierung
Rahmenbildung, Fehlererkennung

Zwischenklausur (1/3), Examen (2/3)

Diskrete Fourier Transformation
Numerical Recipes in C, Online Version
Fourier-Online-Training an der Universität Karlsruhe
Fourier Transformation an der TU Wien (Computational Physics)

• Course title: Leistungselektronik I
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-17
• Module(s): Leistungselektronik I
• Language: DE, FR
• Mandatory: Yes

Ü�������������� über die derzeit Leistung Halbleiter (passiv und aktiv) und ihre Anwendung in die Energiewandlung.

Der Student lernt, praktische elektrische Schaltungen auszulegen und zu simulieren. Er versteht dadurch die Eigenschaften (Vorteile und Nachteile) der Systeme der Energieversorgung.

Vorstellung der derzeit Halbleiter: nicht steuerbar (Dioden), einschaltbar (Thyristoren), abschaltbar (Transistoren)
Netzgeführte Stromrichter:��
o Ungesteuerter Gleichrichterbetrieb
o Gesteuerter Gleichrichterbetrieb:
M3-Schaltung
Bildung der Ausgangspannung bei ohmscher und induktiver Last
Sechspulsige B-Schaltung
Umkehrstromrichter (Gegenparallelschaltung, Kreuzschaltung)
Kommutierung (Begriffe und Berechnungen)
Selbstgeführte Stromrichter Beispiele:
Pulsgesteuerter Anlasswiderstand
Gleichstrompulswandler-Antriebe
Thyristor Steuerschaltung

Klausur und Hausaufgaben��

Eigenes Skript

[1]Michael Braun: “Elektrische Maschinen und Stromrichter”, Skriptum zur Vorlesung, Elektrotechnisches Institut, Universität (TH) Karlsruhe.
[2]Gerhard Henneberger: “Elektrische Maschinen I”, Vorlesung RWTH Aachen.
[3]Helmut Lindner, Harry Brauer, Constans Lehmann:¨Elektrotechnik-Elektronik Formeln und Gesetze¨, Buch- und Zeit-Verlagsgesellschaft mbH Köln.
[4]Guy Seguier, Francis Notelet: ¨Electrotechnique Industrielle¨, Technique et Documentation (Lavoisier).
[5]Hans-Christoph Skudelny: “Stromrichtertechnik”, Aachener Beiträge des ISEA.
[6]Klaus Hofer: “Moderne Leistungselektronik und Antriebe”, VDE Verlag.

• Course title: Mikroprozessor I
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-18
• Module(s): Mikroprozessor I
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Zahlensysteme (dezimal, binär, hexadezimal), Umwandlung zwischen Zahlensystemen, Darstellungen und Kodierungen (BCD, 2-K,…) und mathematische Grundoperationen Arbeitsweise eines Mikroprozessors, prinzipieller Aufbau (Zentraleinheit, Werke, Register, Busse, externe Struktur: Steuersignale, Adressraumaufteilung, Dekodierlogik, Befehls-Satz, zeitlicher und räumlicher Ablauf eines Befehls)
Adressierung von Speicherbereichen (Direktoperand, Laden von Konstanten, absolute Adressierung, direkte Adressierung, Stapeladressierung, Daten- und Sprungtabellen)
Speicher, Unterscheidung nach Zugriffsart (wahlfrei, sequentiell), nach Organisation (RAM, ROM, CAM, Flash) nach Technologie (Halbleiter, optisch) Architekturkonzepte, Speicherhierarchie, Speicherstrukturen, Tabellen, Cache, Algorithmen für Zugriff (LRU), Fehlererkennung, Zugriffschutz, Datensicherheit.��
Rechnerarchitekturen: Pipeline-Systeme, Parallelrechner, VLIW, Feldrechner, Datentyp-Architekturen��
Vermittlung von Grundkenntnissen digitaler Signalprozessoren und praktischer Erfahrungen mit DSP-Entwicklungssystemen, (Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung, grundlegende Architektur digitaler Signalprozessoren, Signalprozessorfamilien)��

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
Entwicklung, Motivation und ��������������
Zahlensysteme und Wandlungsverfahren
Aufbau eines Mikroprozessorkerns
Adressierungsvarianten zur Verarbeitung von Speicherinhalten
����𾱳������������󾱳ٱ𳦰�ܳٳܰ������
Bausteine eines Mikroprozessor-Systems��
Signalprozessoren: Eigenschaften und Anforderungen
µP-Architekturen – aktuelle Tendenzen

Leistungstestate 1/3 der Gesamtnote sowie Abschlussklausur 2/3 der Gesamtnote.

• Course title: Industrial Workshop
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-126
• Module(s): Industrial Workshop
• Language: FR, EN
• Mandatory: Yes

Rapprocher l’étudiant du monde industiel

A la fin du module, l’étudiant doit être capable de :
Découvrez différents horizons industriels
Faire le pont entre la théorie et la physique avec des applications industrielles réelles
Synthétiser et analyser des conférences liées au monde industriel.

Visite d’industries (transport, automatisme, etc)��
Conférences sur différentes applications industrielles (électrique, hydraulique, mécanique, etc.)

Rapport + Examen oral (présentation)

Supports fourni par les collaborateurs

CFL
https://www.bing.com/ck/a?!p=bdac0b127686389dJmltdHM9MTY3MDcxNjgwMCZpZ3VpZD0yM2Q3YzZhZi1lNTIwLTZkZWQtMTgwYy1kNjA4ZTQxNzZjMzkmaW5zaWQ9NTE5Nwptn=3hsh=3fclid=23d7c6af-e520-6ded-180c-d608e4176c39psq=festou=a1aHR0cHM6Ly93d3cuZmVzdG8uY29tL2Rlntb=1

• Course title: Mathematik III
• Number of ECTS: 6
• Course code: BENG-50
• Module(s): Mathematik III
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Vermitteln des Grundwissens verschiedener Methoden der höheren Mathematik und der Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung��

Die HörerInnen
entwickeln ein grundlegendes Verständnis für die vorgestellten Methoden der höheren Mathematik und der Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung.
können die vorgestellten Methoden der höheren Mathematik und die der Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung beschreiben.
können die vorgestellten Methoden der höheren Mathematik und die der Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung anwenden um technische Probleme zu lösen.

Das Modul ist zweigeteilt in Methoden der höheren Mathematik und Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung.
Inhalte Teil Methoden der höheren Mathematik: Mathematische Beweisführung; Folgen und unendliche Reihen; Mac-Laurin-, Taylor- und Fourier-Reihen; Laplace-Transformation und ihre Anwendungen.
Inhalte Teil Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung: Häufigkeitsverteilungen; Maße der zentralen Tendenz; Maße der Streuung; Elementare Wahrscheinlichkeitstheorie; Binomial-, Normal-, Hypergeometrisch- und Poisson-Verteilung; Elementare Stichprobentheorie; Statistische Schätztheorie; Statistische Entscheidungstheorie; Theorie der kleinen Stichproben; Chi-Quadrat-Test; Kurvenanpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate; Korrelationstheorie.

Die Vorlesung wird in den Teilen Methoden der höheren Mathematik und Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung durchgeführt, welche jeweils durch eine Mitarbeitskontrolle abgeschlossen werden. Die Noten dieser Tests tragen bis zu 20% zur Gesamtnote bei. Die Gesamtnote setzt sich dann aus den Punkten der 3-stündigen Semesterprüfung und den erreichten Punkten der beiden Tests zusammen.

Vorlesungsunterlagen mit Videos und Beispiele werden in Moodle zur Verfügung gestellt.

Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Band 1, 2 und 3, Lothar Papula, Verlag Viewegs (DE)
Engineering Mathematics, Stroud and Booth, Palgrave (EN)��
Advanced Engineering Mathematics, Zill Cullen, Jones Bartlett (EN)
Statistik – Das Lehrbuch, Spiegel und Stephens, mitp UTB Verlag (DE)
Statistics – Spiegel and Stephens, Schaum’s Outlines, McGrawHill (EN)
Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik, Sachs, Hanser (DE)��

• Course title: Elektrotechnik III
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-25
• Module(s): Elektrotechnik III
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Vertiefte Behandlung der Grundlagen der elektro-magnetischen Naturerscheinungen.
Theoretisch exakte und numerisch angenäherte Verfahren für die Bestimmung von komplizierten elektrostatischen Feldern. Berechnung des magnetischen Feldes stationärer Ströme.

Elektrische und magnetische Feldgrößen.
Die fundamentalen Beziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern.
Die vier Gleichungen von Maxwell.
Sonderfälle der Maxwellschen Gleichungen.
Die Differenzialgleichungen von Poisson und Laplace.
Das Spiegelungsprinzip.
Berechnung zweidimensionaler Potenzialfelder.
Stationäre Strömungsfelder.
Das Gesetz von Biot und Savart

Examen

John D. Jackson, “Klassische Elektrodynamik”, 4. Auflage, de Gruyter,����
ISBN 978-3110189704.
Günther Lehner, “Elektromagnetische Feldtheorie für Ingenieure und Physiker,
Springer Verlag, ISBN 978-3540776819

• Course title: Elektronik & Photonik II
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-30
• Module(s): Elektronik & Photonik II
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Vertiefung der im Kurs „Elektronik und Photonik I“ erworbenen Grundlagen.

���������پ��DzԲ����������ä������
�հ����Բ������ٴǰ����������ä����ܲԲ�
Feldeffekttransistor

Kapitel 1: ���������پ��DzԲ����������ä������ (5 Einh.)
1.1. Einführung
1.2. Eigenschaften von ���������پ��DzԲ����������ä������n
��1.2.1. Differenzieller Verstärkungsfaktor im offenen Regelkreis
��1.2.2. Gleichtaktbetrieb
1.3. Modellierung eines ���������پ��DzԲ����������ä������s
1.4. ���������پ��DzԲ����������ä������ und Gegenkopplung
��1.4.1. Spannungsgegenkopplung
��1.4.2. Stromgegenkopplung
1.5. Schaltungen des ���������پ��DzԲ����������ä������s als Verstärker
��1.5.1. Invertierende Verstärkerschaltung
��1.5.2. Nicht-invertierende Verstärkerschaltung
��1.5.3. Impedanzwandler oder „Einheitsverstärker“
1.6. Anwendungen
Kapitel 2: Ersatzschaltbild und dynamische Parameter eines Verstärkers (9 Einh.)
2.1. Einführung
��2.1.1. Beschreibung
��2.1.2. Ersatzschaltbild
2.2. Die dynamischen Parameter eines Verstärkers
2.3. Die drei Grundschaltungen
��2.3.1. Emitterschaltung
��a. Ersatzschaltbild für kleine Signale
��b. Eingangsimpedanz
��c. Größenordnung
��d. Stromverstärkung
��e. Ausgangswiderstand
��2.3.2. Kollektorschaltung
��a. Ersatzschaltbild für kleine Signale
��b. Eingangsimpedanz
��c. Spannungsverstärkung
��d. Größenordnung
��e. Stromverstärkung
��f. Ausgangswiderstand
��2.3.3. Basisschaltung
��a. Ersatzschaltbild für kleine Signale
��b. Eingangsimpedanz
��c. Spannungsverstärkung
��d. Stromverstärkung
��e. Lastwiderstand
2.4. Feldeffekttransistor

Examen am Ende des Semesters (60 Minuten)

Paul Horowitz et Winfield Hill (trad. de l’anglais), Traité de l’électronique��
analogique et numérique (FRENCH)
The Art of Electronicsvolume, Techniques analogiques, Nieppe, Publitronic, 1996,��
538 p. (ISBN 2-86661-070-9). (ENGLISH)
Tietze/Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, Springer Verlag (GERMAN)

• Course title: Mikroprozessor II
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-26
• Module(s): Mikroprozessor II
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Klassischer Mikroprozessor versus Mikrocontroller, Aufbau von µControllern der 8051-Familie (Registerbänke, internen/externen Datenspeicher, relative/absolute Segmente, SFR-Register) und RISC- versus CISC-Architekturen
Benutzung der OnChip-Peripherie (Schnittstellen, Timer, Watchdog, Pulsbreitenmodulation, A/D- und D/A-Wandler)
Arbeiten mit Peripheriebausteinen (Aufbau und Programmierung von Schnittstellenbausteinen, synchrone und asynchrone Datenübertragung, optische Datenübertragung)

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
Die µC-Familien
Befehlssätze und Programmbeispiele
OnChip-Peripherie von µC
µC – Ports und Timing
Praktika:
Debugger
Lauflicht
Taster erfassen und Ausgabe auf LED
Ansteuern einer 7-Segment-Anzeige
Zählen von Tastenbetätigungen
LCD-Anzeige
Ansteuern eines Schrittmotors
Verkehrskreuzung oder Tunnelbelüftung mit Stauwarnung
Steuern einer Alarmanlage
A/D-Wandlung intern

Pflichtteilnahme Praktikum – Assembler-Projekt 1/3 des Gesamtnote sowie Abschlussklausur 2/3 der Gesamtnote.

Aktuellste Literaturliste wird in der Vorlesung verteilt

• Course title: CAO- Schaltungssimulation
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-28
• Module(s): CAO- Schaltungssimulation
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Simulation elektronischer Schaltungen mit Hilfe des Netzwerkanalyseprogramms SPICE : Einführung, Eingabe der Schaltung, Steuerkommandos, Eingabevorschriften
Verständnis der Bausteinmodelle in SPICE : Diodenmodell, Modell des bipolaren Transistors, sowie JFET, MOS-FET, GaAs-MESFET und HEMT
Einsatz gesteuerter Quellen zur allgemeinen Modellierung physikalischer Vorgänge
Darstellung komplexer Größen, Fourier Zerlegung, Ausgleichsvorgänge
Entwurf und Analyse analoger Schaltungen: Die klassische Berechnung von Verstärkern mit der Vierpoltheorie, Verstärkerberechnung mit der Signalflussmethode, Stabilitätsanalyse rückgekoppelter Verstärker, ���������پ��DzԲ����������ä������, Breitbandverstärker, Oszillatoren, rauscharmer Verstärker (PLL), klirrarmer Verstärker

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
Das Netzwerkanalyseprogramm SPICE
SPICE – Definition der Bauelemente
SPICE – Simulationsarten & Befehle
Schaltungsentwurf mit Parametern
Analoge Modellbildung mit der Option ABM (Verhaltensbeschreibung)
Schaltungsbeispiele aus der Digitaltechnik
Praktika:
Simulation ausgewählter Schaltungen
Analyse ausgewählter Schaltungen

Pflichtteilnahme Praktikum
2 Praktikumsberichte zur Simulation und zur Analyse 50% der Gesamtnote sowie��
Abschlussklausur 50% der Gesamtnote.

Aktuellste Literaturliste wird in der Vorlesung verteilt

• Course title: Regelungstechnik I
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-45
• Module(s): Regelungstechnik I
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Einführung in die Regelungstechnik

Experimentelle mathematische Identifikation dynamischer Systeme und grundlegende Strategien zur Reglerauslegung

Problemstellung der Regelungstechnik
Wichtige Eigenschaften von Regelsystemen
Beschreibung linearer kontinuierlicher Systeme im Zeitbereich
Beschreibung linearer kontinuierlicher Systeme im Frequenzbereich
Verhalten kontinuierlicher Regelsysteme
Stabilität kontinuierlicher Regelsysteme��
Verhalten kontinuierlicher Regelsysteme

Schriftl. Examen, 120 min

H. Unbehauen, Regelungstechnik I, 15. Auflage, Vieweg Teubner Verlag, ISBN 978-3-8348-0497-6
eigenes Skriptum für den Laborteil��

• Course title: Technik der Netze I
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-29
• Module(s): Technik der Netze I
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Teacher’s perspective: Vermittlung folgender Kenntnisse und Fähigkeiten in Theorie und Anwendung:
Einführung in die Theorie der Netzwerke als formale Grundlage für graphbasierte Beschreibung und Analyse von abstrakten Netzen
Aufzeigen der Verbindung zu vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten (sog. «Komplexe Systeme») wie Computer- und Kommunikationsnetze und -protokolle, Neuronale Netze, Soziale Netzwerke, Seuchenbekämpfung (Epidemics), IT Sicherheit
Detailliertes, aktives Verständnis konkreter Kommunikations-protokolle und ihrer Basis-Funktionalitäten (ARQ, TCP, Ipv6)
Einführung in Quantennetzwerke, Qubits, Verschränkung, Quantenrepeater

Learner’s perspective: (Knowledge, comprehension, application, analysis, synthesis and evaluation of Network Science)
Erarbeitung des Basiswissens zur quantitativen Beschreibung von Netzen auf der Basis von abstrakten Graphen
Klassifizierung verschiedener Netzwerk-Klassen
Anwendung des erlangten Wissens auf einfache Realbeispiele
Berechnung von charakteristischen Netzwerk-Parametern
Erkennen von offenen und ungelösten Fragestellungen bei Netzwerken, sowie kritische Bewertung der Ursachen

Einführung in Teilaspekte der Graphentheorie (Netze und Graphen, Adjazensmatrix, Bipartite Netze, gewichtete Netze, Pfade und Distanzen, Connectedness, Cluster-Koeffizienten)
Einführung in Quantennetze (Dirac-Notation von Qubits, Definition von Verschränkung, Bell States, Quantenrepeater, Entanglement Swapping, experimentelle Sicht am Beispiel des Mach-Zehnder-Interferometers)
Einführung in Ende-zu-Ende-Kommunikation (synchron, asynchron, multiplex in Raum, Zeit, Frequenz und Code)
Fehlererkennung und Fehlerkorrektur, Wahrscheinlichkeitsdarstellung von Fehlern
Automatic Repeat Request (ARQ) (Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective Repeat)
Multiple Access Protokolle
Internet (TCP, IPv6, Routing, verteilte Architekturen und Protokolle, Internet-of-Things)

Klausur

Slides, eigenes Script

Kurose, Ross: Computer Networking: A Top-Down Approach, 8th edition, Pearson 2021
Andrew Tanenbaum: Computernetzwerke, Pearson Studium – IT
Albert-Laszlo Barabasi: Network Science, Cambridge 8xav�������� Press
weiterführende Literatur zu einzelnen Kapiteln des Kurses in den Vorlesungsunterlagen

• Course title: Elektrische Maschinen
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-87
• Module(s): Elektrische Maschinen
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Die Studierenden sollen die verschiedenen elektrischen Maschinen hinsichtlich Funktionsweise, Aufbau und Betriebsverhalten kennen und unterscheiden lernen. Anhand von Beispielaufgaben üben sie die Bestimmung von Maschinenparametern und können das Verhalten in unterschiedlichen Betriebspunkten erklären.
Der Einsatz elektrischer Maschinen z.B. in der Automatisierungstechnik wird vorgestellt, wobei die Anwendung der Maschinen im Mittelpunkt steht

Die Studierenden sind in der Lage, den Einsatz elektrischer Maschinen in industriellem Aufgabenbereich zu bewerten. Für gegebene Anforderungen können sie anhand der Betriebseigenschaften den geeigneten Maschinentyp auswählen und dimensionieren.

Grundlagen:
�� �� �� �� �� ��magnetischer Kreis, Permanentmagnete
�� �� �� �� �� ��Kraftbildung und Induzierte Spannung
Gleichstrommaschinen:
�� �� �� �� �� ��Kommutierung
�� �� �� �� �� ��fremderregete Gleichstrommaschine
�� �� �� �� �� ��Gleichstromnebenschluss- und Gleichstromreihenschlussmaschinen
�� �� �� �� �� ��Gleichstromgenerator
�� �� �� �� �� ��Universalmotor

Transformatoren
�� �� �� �� �� ��Einphasentransformator
�� �� �� �� �� ��Dreiphasentransformator��

Drehstrommaschinen:
�� �� �� �� �� Drehfeld
�� �� �� �� �� Synchronmaschinen
�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� Elektrisch- und permanenterregte Synchronmaschinen
�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� Vollpol- und Schenkelpolausführung,
�� �� �� �� �� Asynchronmaschinen
�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��Kurzschlussläufer
�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��Schleifringläufer

Klausur 90 min����

Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung wird gestellt

Literatur:

Fischer ; Elektrische Maschinen; Carl Hanser Verlag 2011

Gerling; Electrical Machines; Springer 2015

Schröder; Elektrische Antriebe – Grundlagen; Springer 2021

• Course title: Electrical Energy Production Transportation and Distribution
• Number of ECTS: 3
• Course code: MSPC-26
• Module(s): Electrical Energy Production, Transportation & Distribution
• Language: EN
• Mandatory: Yes

1. Knowing the different sources of energy contributing to the production of the electrical energy
2. Knowing the different solutions to network the power units together and with the consumer
3. Knowing the electrical and the mechanical conversion possibilities for the distribution of the electrical energy
4. Understanding the electrical power flow management between the power units together as well as with the consumer
5. Knowing the electrical power quality norms
6. Knowing the power losses generation and its relative cost in the energy systems for a sustainable
and rational use of the electrical energy

The student will acquire a global knowledge about the production, transportation, distribution and conversion of the electrical energy, as well as its transformation into/from the mechanical energy.
The sustainable rational use of the electrical energy as well as the electrical energy management, are also covered.

1. Production of the electrical energy

The energy sources (fossil fuels, nuclear, renewable)
The generation of the electrical energy

2. Transportation of the electrical energy

Electrical power transmission
Power quality norms
Low to high DC and AC voltage grids
Coupling of voltage supplies

3. Conversion and distribution of the electrical energy

Modern distribution systems
Transformation of the electrical energy

4. Sustainable and rational use of the electrical energy

Power losses
Costs of the energy systems

Written exam (100%)

Objectives:

1.To be able to define the fundamental electrical devices used for the production, transformation, transport and distribution of electrical energy
2.To be able to explain the operation of the electrical devices
3.To be able to calculate relevant values of electrical circuits made of passive components

��

Assessment rules:

Based on application exercises (theory, formal calculation simulation) and their correction during the lecture, the student must be able to answer questions and solve similar problems on his/her own.

��

Assessment criteria:

Quality of the answers consisting in a correct communication language (English), the detailed methodology and the calculation results.

Available at the 8xav�������� library or on internet:
[1]��http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_power
[2] James Northcote-Green, Robert Wilson, “Control and Automation of Electrical Power Distribution
Systems”, Taylor Francis 2007, ISBN 0-8247-2631-6
[3] Peter Zacharias, “Use of Electronic-Based Power Conversion for Distributed and Renewable
Energy Sources”, ISET 2008
[4] Adolf J. Schwab, “Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung
elektrischer Energie“, Springer 2008, ISBN 3-540-29664-6
[5] H.J. Haubrich, G. Henneberger, H.C. Skudelny, Müller-Hellmann, “Elektrische Energie aus
regenerativen Quellen“, Vorlesung der RWTH Aachen 1994
[6] Andreas Wagner, “Photovoltaik Engineering – Handbuch für Planung, Entwicklung und
Anwendung“, Springer 2006, ISBN 3-540-30732-X
[7] Mark Hankins, “Stand-alone Solar Electric Systems“, Earthscan 2010, ISBN 978-1-84407-713-7
[8] Michael Fette, Rolf Schwarze, Jürgen Voß, “Energieversorgung der Zukunft“, VDE Verlag 1996,
ISBN 3-8007-2174-0

• Course title: Leistungselektronik II inc. Workshop
• Number of ECTS: 6
• Course code: BENG-88
• Module(s): Leistungselektronik II inc. Workshop
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Theorie und Praxis über die Anwendung der Stromrichter für die elektrische Antriebstechnik sowie die elektrische Versorgung.��

Der Student lernt, die Schaltung von Bauelementen miteinander auszulegen und praktische einphasige Wechselstromrichteranlagen zu simulieren. Er wendet auch diese Kenntnisse in einem Praktikum im Labor an.

In der Vorlesung:
��������������
o Einteilung der Stromrichter��
o Vielfalt der drehzahlveränderlichen Antriebe mit Stromrichtern��
o Gebräuchlichste Stromrichterschaltungen zum Einspeisen von Elektrosystemen��
o Die wichtigsten Schaltungen selbstgeführter Stromrichter��
Zwangsteuerung und Betriebsbereiche der Halbleiter
Leistungsbilanz bei Stromrichtern��
Steuerverfahren
o Spannungssteuernde Modulationsverfahren
o Stromeinprägende Wechselrichter��
Passiv Filter
Im Praktikum: Drehzahl Regelung eines Asynchrondrehstrommotors mit Frequenzumrichter

Klausur und Praktikum Bericht

Eigenes Skript

Literatur:

[1]Michael Braun: “Elektrische Maschinen und Stromrichter”, Skriptum zur Vorlesung, Elektrotechnisches Institut, Universität (TH) Karlsruhe.
[2]Gerhard Henneberger: “Elektrische Maschinen I”, Vorlesung RWTH Aachen.
[3]Helmut Lindner, Harry Brauer, Constans Lehmann:¨Elektrotechnik-Elektronik Formeln und Gesetze¨, Buch- und Zeit-Verlagsgesellschaft mbH Köln.
[4]Guy Seguier, Francis Notelet: ¨Electrotechnique Industrielle¨, Technique et Documentation (Lavoisier).
[5]Hans-Christoph Skudelny: “Stromrichtertechnik”, Aachener Beiträge des ISEA.
[6]Klaus Hofer: “Moderne Leistungselektronik und Antriebe”, VDE Verlag.
[8]EN 50160, Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, Copper Development Association.

��

• Course title: Digital Design
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-89
• Module(s): Digital Design
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Die Zielsetzung ist die Inbetriebnahme einer VHDL-Entwicklungsumgebung mit einem ASIC; die Rahmenbedingungen und Schwerpunkte sind folgende :
1.Beschreibung des Kits / Boards: Aufbau, ASIC-Baustein (FPGA/CPLD), Komplexität, Eingabe, Ausgabe, usw.
2.Inbetriebnahme: SW-Installation (Screenshots), erste Demo (Überprüfung der Funktionalität) usw.��
3.Schaltnetze: die Ausgänge können direkt aus den Eingängen abgeleitet werden (manuell könnte man diese Lösungen über Wahrheitstabellen und KV-Diagramme erstellen).
4.Schaltketten: mindestens zwei Funktionseinheiten (Entities) sind über interne Signale verbunden. Das erste Element der Kette ist sensitiv auf Eingänge, alle weiteren sind sensitiv auf die weitergeleiteten internen Signale und/oder weitere Eingänge.
5.Schaltwerke: beschrieben durch Zustandsdiagramme; der Übergang von einem Zustand zum nächsten erfolgt entweder falls Ereignisse eintreten oder folgesynchron in der nächsten Taktperiode.��
6.Abzugeben in der Gruppe ist ein Bericht, welcher es erlaubt die einzelnen Schritte nachzuvollziehen und nachzuführen.
7.Außerdem muss jeder Kursteilnehmer ein Individualprojekt erstellen für einen Zufallsgenerator.

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel) :
Schaltwerke & Schaltnetze
Einführung in VHDL
Praktika VHDL
ASICs und Systeme
Test und Testbarkeit
Trends in der Mikroelektronik

50% : Laborbericht zur Entwicklungsumgebung (Gruppenarbeit)
50% : Auswahl eines Schaltwerksbeispiel für das in der Gruppe benutzte Entwicklungsboard, welches einen Zufallsgenerator beinhaltet. Abzugeben sind eine kurze technische Beschreibung, das Zustandsdiagramm und ein gut dokumentiertes VHDL-Listing. Außerdem sollte im Anschluss an die schriftliche Klausur eine kurze Demo im Laborraum gezeigt werden.

Aktuellste Literaturliste wird in der Vorlesung verteilt

• Course title: Signale und Systeme
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-90
• Module(s): Signale und Systeme
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Grundlegendes Wissen der Signaltheorie

Der Student��
kann Differenzengleichungen mit der Z Transformation lösen
kennt die Einschränkung der Abtastung
kann Systeme nach Linearität, Zeitvarianz und Kausalität klassifizieren
kennt die Vorteile und Einschränkungen der Fourier Transformation
kann einfache Filter entwerfen

Signalbeschreibungen
�� �� Diskret und kontinuierlich
�� �� Vergleich über Korrelation��
�� �� Spezielle Signale
Systeme
Differenzengleichungen
Z Darstellung
Die Fourier Transformation
Abtastung
LTI System
Abtastung
Filterentwurf

Klausur

Umfangreiche Literatur/Internet Resourcen vorhanden

• Course title: Technik der Netze II
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-91
• Module(s): Technik der Netze II
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Teacher’s perspective: Vermittlung folgender Kenntnisse und Fähigkeiten in Theorie und Anwendung:
Selektive Einführung in die Konzepte der Kryptographie mit Blick auf vernetzte Anwendungen
Detailliertes, aktives Verständnis und praktische Umsetzung von zentralisierten Sicherheitsmechanismen sowie Diskussion ihrer Grenzen��
Einführung in moderne Sicherheitstechniken für verteilte Netze mit Schwerpunkt Anonymität und Privatsphäre, praktische Erarbeitung der Systeme mit Blick auf offene Risiken

Learner’s perspective: (Knowledge, comprehension, application, analysis, synthesis and evaluation of Network Security, Anonmyity and Privacy)
Identifikation und Beschreibung der für Netze relevanten kryptographischen Methoden
Klassifizierung und theoretische Analyse der Ziele verschiedener Sicherheitsprotokolle für zentralisierte und verteilte Netzwerklösungen��
Anwendung des erlangten Wissens auf einfache Netzwerkprotokolle
Konzeption und beispielhafte Umsetzung von Lösungsvorschlägen für einfache reale Sicherheitsszenarien
Erkennen von offenen und ungelösten Fragestellungen zur Sicherheit bei verteilten Netzen, sowie kritische Bewertung deren Ursachen im Hinblick auf Sicherheit und Privatsphäre

Einführung in Teilaspekte der Kryptographie (Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung, Hash-Funktionen, Signaturen)
Netzwerk-Sicherheit (Zugangskontrolle, Protokolle zur Netzwerk- und Systemsicherheit)
Grundlagen der Sicherheitsmechanismen in verteilten Netzwerken (Contract Signing, Wahrscheinlichkeits-basierte Methoden)
Protokolle zum Schutz der Anonymität und der Privatsphäre (Chaum’s MIX,�� Dining Cryptographers, Minimal-Knowlegde, Onion Routing)
Peer-to-Peer Netzwerkprotokolle (CAN, Chord)
Einführung in Blockchains
TOR Netzwerke (Mechanismen und Risiken)

Klausur

Slides, eigenes Script

William Stallings: „Cryptography and Network Security: Principles and Practice“, Pearson Education
Claudia Eckert: „IT-Sicherheit: Konzepte – Verfahren – Protokolle“, Walter de Gruyter, Berlin/Boston
Michael Kofler et al.: „Hacking und Security: Das umfassende Handbuch“, Rheinwerk Computing, Bonn
weiterführende Literatur zu einzelnen Kapiteln des Kurses in den Vorlesungsunterlagen

• Course title: Business Management für Studierende im Ingenieurwesen
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-71
• Module(s): Business Management für Studierende im Ingenieurwesen
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Ziel der Vorlesung ist es ,den angehenden Ingenieuren ein Instrumentarium an die Hand zu geben, das es ihnen ermöglicht wirtschaftswissenschaftliche����Sachverhalte zu verstehen, diese auszuwerten und zu interpretieren.
Vermittlung von essentiellen Grundlagen zum Verständnis des ökonomischen��Umfelds. Erarbeitung von wichtigen Methoden und gezieltem Fachwissen zur��Anwendung im späteren Berufsleben.

Die Studierenden sind in der Lage relevante wirtschaftswissenschaftliche Sachverhalte zu verstehen und die erworbenen Kenntnisse und Kompetenzen gegebenenfalls im Berufsleben anzuwenden.

– Begriffsbestimmungen und ökonomische Grundsätze
– Standortwahl
– Rechtliche Aspekte
– Produktionswirtschaft
– Internes Rechnungswesen
– Externes Rechnungswesen��
– Finanzierung
– Angewandte Mathematik der BWL
– Investitionen und Anlagen
– Entscheidungstheorie
– Marketing��
– Business Plan

Abschlussklausur 100%

Grap,R. (Hrsg.): Business Management für Ingenieure, 1.Auflage 2007, Hanser Verlag, München.��
Kilger, W.: Einführung in die Kostenrechnung. 3. Auflage 1987, Gabler Verlag, Wiesbaden
Wöhe, G., Döring, U., Brösel, G.: Einführung in die allgemeine Betriebswirtschaftslehre, 26. Auflage 2016, Verlag Vahlen, München��

• Course title: Automatisierungstechnik
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-85
• Module(s): Option Automatisierungstechnik
• Language:
• Mandatory: No

Grund- und vertiefte Kenntnisse im Bereich der Automatisierungstechnik��

Der Student erhält eine umfassende Grundausbildung über alle Aspekte des Entwurfs von Automatisierungssystemen für verschiedene Anwendungen im Bereich der Elektro- sowie der Energie- und Gebäudetechnik:��
-er kennt die Grundbegriffe der Automatisierung��
-er kann das Verhalten technischer Systeme als zeitkontinuierliches oder ereignisdiskretes System beschreiben
-er kann Steuerungsalgorithmen für ereignisdiskrete Systeme entwerfen
-er kennt Automatisierungssysteme inkl. Hard- und Software��
-er kennt die gängigen Kommunikationssysteme in der Automatisierungstechnik
-er ist in der Lage, Automatisierungssysteme zu konfigurieren, zu programmieren und zu testen

Umfassendes Grundwissen zum Thema Automatisierungstechnik:
– Einführung in die Automatisierungstechnik
– Aufbau von Automatisierungssystemen��
– Beschreibung Ereignisdiskreter Systeme
– Entwurf industrieller Steuerungen
– Software für industrielle Steuerungen und Speicherprogrammierbare Steuerungen
– Industrielle Kommunikationssysteme
– Engineering von Automatisierungssystemen

Klausur

Eigenes Script

weiterführende Literatur:
– Litz, L.: Grundlagen der Automatisierungstechnik. 2. Auflage, De Gruyter Oldenbourg, 2012.

• Course title: Real World Data Acquisition and Processing
• Number of ECTS: 3
• Course code: BENG-127
• Module(s): Real World Data Acquisition and Processing
• Language: EN, FR
• Mandatory: Yes

To provide students with the practical knowledge about microcontroller-based data acquisition and processing.

On successful completion of this course, students are capable to:
Explain the techniques commonly used for data acquisition, conversion, and communication.��
Use a programming language for applied scientific calculations and data processing.

1) A set of 2-hour presentations about the following topics:
– Introduction to the controllers, sensors et actuators: the DIY-Droid as live example
– The Arduino ESP32 Microcontroller Hardware and Software IDE
– The DC Electric Gearbox Double Shaft Motor for Modelling
o Principle
o DC Motor Drive
o The Pulse Width Modulation
o Motor Current Measurement Sensor
o Motors Driving Controller��
– Analogic-to-digital conversion (ADC), digital-to-analogic conversion (DAC) and digital filtering
o Different types of converters
o Lowpass filters: Analogic and Digital
– Communication protocols and challenges
o Different communication protocols (SPI, RS232, …) and example applications
o Real world problems that might occur during a communication
– Introduction to Scientific Computing and Visualization with Python, a widespread, interpreted, general-purpose programming language.
2) Presentation of student’s works about one topic related to those given during the lectures.

Grade on the presentation (1/3) and a final exam on all the topics addressed during the lectures (2/3) under the form of a multiple-choice questionnaire.

POWERPOINT slides and live demos

– Toyota Motor Sales, U.S.A., Inc. “Sensors and Actuators”��
– Clarke D. W., “Intelligent Instrumentation”, Transactions of the Institute of Measurement and Control 22,1 (2000) pp. 3–27
– Isermann R., “ Mechatronische Systeme: Grundlagen ”, Springer

• Course title: Prototyp Mikroelektronik
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-119
• Module(s): Prototyp Mikroelektronik
• Language: DE, EN
• Mandatory: Yes

Beherrschung der Grundfertigkeiten, um Mikrocontroller in eingebetteten Systemen in C programmieren und testen zu können. Diese Systeme, welche weitestgehend unsichtbar ihren Dienst in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen versehen, vereinigen die große Flexibilität von Software mit der Leistungsfähigkeit ihrer speziellen Hardware, die meist einen Mikrocontroller als Rechner enthält.
Systematischer Methoden zur Analyse und zum Entwurf von Systemen zur Echtzeitverarbeitung digitaler Signale.
Prozeßrechner, Wirkung und Eigenschaften, Klassifizierung technischer Prozesse, Kopplung Rechner – Bediener – Prozeß, Sensortechnik, Interfaces, Bussysteme der Prozessrechtechnik (Sensor/Aktor-Bus, Profibus, CAN-Bus); Kommunikation in Prozessrechentechniksystemen.
Hardwareentwurf: Rechnerkopplung und Anschluss externer Bausteine an den Prozessor (Busse, Schnittstellen, Bus-Normen, Datenübertragung, Datenerfassung) sowie Auswirkung auf den Betriebszustand des Prozessors. Fehlerdiagnose digitaler Schaltungen, gut testbare Schaltungen, Prüfbarkeit elektronischer Schaltungen.

Vorlesungsinhalte (jeweils ein getrenntes Kapitel):
C-Programmierung von Mikrocontrollern
Petri-Netze zur Modellierung verteilter Systeme
Eingebettete Systeme
Kommunikation in der Prozessrechentechnik
��Labor:
Praktika (Tonausgabe mit Timern, Pulbreitenmodulation, I2C-Bus, fortlaufende A/D-Wandlung, Temperaturmessung und Ausgabe)
Schaltungs- bzw. Leiterplattenentwurf

Entwicklung eines Prototyps 50% der Gesamtnote��
sowie Abschlussklausur 50% der Gesamtnote.

aktuellste Literaturliste wird in der Vorlesung verteilt

• Course title: Leistungselektronik III (& dezentrale Systeme)
• Number of ECTS: 5
• Course code: BENG-120
• Module(s): Leistungselektronik III (& dezentrale Systeme)
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Ü�������������� über die Anwendung der Stromrichter für die Regelung von Drehstrommaschinen sowie für die dezentrale elektrische Energieversorgung.��

Der Student lernt die Funktionalitäten und Regelprinzipien von mehrphasigen Stromrichteranlagen für die Anwendung zur der dezentralen Systemintegration. Der Student erlangt die Kenntnisse der Systemeinbettung von Entwurf zu Auslegung und Signalverarbeitung sowie weiter auf Kommunikation und übergeordnete Funktionalität, mit Simulation gestützten Fallstudien von einheitlichen Regler- und Modelldarstellungen.

Leistungsqualität für hochverfügbare Stromversorgungen, Bord- und Traktions-Netze sowie zur Einspeisung in öffentliche Netze und für die netzferne Versorgung.��
Inselbetrieb
FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System)��
Steuerung von Drehstromrichtern
Digitale Signalverarbeitung, Kommunikation und weitere Informationsverarbeitung für die Kontrolle (Regelung und Überwachung) von Stromrichtersystemen��
Integration und Regelung von parallelen Stromrichteranlagen
System-Spannungsregelung und Oberschwingungsdämpfung
Spannungsfrequenz und -amplitude Regelung mit und ohne Drehfeldmaschinen
USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)

Klausur

Eigenes Script

[1]Michael Braun: “Elektrische Maschinen und Stromrichter”, Skriptum zur Vorlesung, Elektrotechnisches Institut, Universität (TH) Karlsruhe.
[2]Gerhard Henneberger: “Elektrische Maschinen I”, Vorlesung RWTH Aachen.
[3]Helmut Lindner, Harry Brauer, Constans Lehmann:¨Elektrotechnik-Elektronik Formeln und Gesetze¨, Buch- und Zeit-Verlagsgesellschaft mbH Köln.
[4]Guy Seguier, Francis Notelet: ¨Electrotechnique Industrielle¨, Technique et Documentation (Lavoisier).
[5]Hans-Christoph Skudelny: “Stromrichtertechnik”, Aachener Beiträge des ISEA.
[6]Klaus Hofer: “Moderne Leistungselektronik und Antriebe”, VDE Verlag.
[8]EN 50160, Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, Copper Development Association.

• Course title: Regelungstechnik II
• Number of ECTS: 4
• Course code: BENG-121
• Module(s): Regelungstechnik II
• Language: EN
• Mandatory: Yes

Vertiefung der Kenntnisse im Bereich der Regelungstechnik.��

In Kombination mit der Vorlesung Regelungstechnik I erhält der Student eine umfassende Grundausbildung über alle Aspekte des Entwurfs von Regelkreisen für verschiedene Anwendungen im Bereich der Elektro- und Automatisierungstechnik:��
-er kennt die Grundbegriffe der Regelungstechnik��
-er kann das Verhalten technischer Systeme analytisch durch Differentialgleichungen und Übertragungsfunktionen beschreiben
-er kennt die grafische Darstellung der Übertragungsfunktion als Pol-Nullstellenverteilung und als Frequenzgang
-er kann allgemein das Verhalten von Reglern und Regelstrecken beschreiben
-er ist in der Lage, stetige Regler im Zeit- und im Frequenzbereich zu entwerfen
-er ist in der Lage, Regelkreise in Simulationen zu implementieren und zu testen
-er kann mehrschleifige Regelkreise entwerfen��

Umfassendes Grundwissen zum Thema Regelungstechnik:
– Einführung in die Regelungstechnik
– Beschreibung des Übertragungsverhaltens linearer Systeme
– Simulation des Zeitverhaltens
– Grafische Darstellung der Übertragungsfunktion
– Entwurf von einschleifigen Regelkreisen im Zeitbereich
– Entwurf von einschleifigen Regelkreisen mit dem Wurzelortsverfahren und dem Frequenzkennlinienverfahren
– Auslegung mehrschleifiger Regelkreise
– Simulation und Test von Regelkreisen��

Klausur

Eigenes Script

weiterführende Literatur:
– Jaschek, H.; Voos, H.: Grundkurs der Regelungstechnik, 15. Auflage, 2010, Oldenburg Industrieverlag.

��

• Course title: Elektrische Energieverteilung Vertiefung
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-122
• Module(s): Elektrische Energieverteilung Vertiefung
• Language: DE
• Mandatory: Yes

Die Studierenden kennen Aufbau und Funktion des Verteilungsnetzes für elektrische Energie von der Erzeugung elektrischer Energie bis zum Verbraucher. Sie haben Kenntnisse über Aufbau, Wirkungsweise, Betriebsverhalten und Ersatzschaltung der wichtigsten Netzelemente sowie über deren Zusammenwirken. Die Studierenden sind in der Lage, Lastflussberechnungen vorzunehmen sowie die Kurzschlussströme für verschiedene Fehlerarten zu berechnen und kennen die Grundlagen des Netzschutzes in den einzelnen Spannungsebenen. Grundkenntnisse über Schaltanlagen sowie die Netzregelung ergänzen das Spektrum.��

Wiederholung: Leistungsgrößen der elektrischen Energietechnik, Drehstrom, einphasiges Ersatzschaltbild von Drehstromsystemen;

Energienetze: Bedarf an Elektroenergie, Spannungsebenen, Aufbau elektrischer Energienetze;

Transformator: Aufbau, Kenngrößen, Betriebsverhalten sowie Ersatzschaltung in der elektrischen Energietechnik;

Leitungen und Kabel im Hoch-, Mittel- und Niederspannungsbereich: Aufbau, Kenngrößen und Ersatzschaltung, Sternpunktbehandlung, Erdschluss, Berechnung von Erdschlussstrom sowie Auslegung der Erdschlusslöschspule;

Verteilungsnetz im ungestörten Betrieb: Lastflussberechnung, Netzregelung;

Kurzschlussstromberechnung: Symmetrische und unsymmetrische Fehler, Berechnung dreipoliger Kurzschlussströme, Einführung in die Methode der symmetrischen Komponenten; Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung.��

Klausur 120 min

��Spring, E.: Elektrische Energienetze, VDE Verlag, Berlin 2003;��
Heuck, K.; Dettmann, K.-D.: Elektrische Energieversorgung, Verlag Springer Vieweg, Wiesbaden 2013;��
Crastan, V.: Elektrische Energieversorgung Band 1, Verlag Springer Vieweg, Wiesbaden 2015.��

• Course title: Workshop Project Management
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-103
• Module(s): Option Workshop Project Management
• Language: DE, EN
• Mandatory: No

The students can organize and schedule projects efficiently. They plan the resources, stay within budget and complete the projects on time. Students can assess risks and maintain communication within the team and outside.

The students will be able to structure a project execution including the project team setup. Students will learn to develop a project time schedule (Gantt-chart) to allocate resources, to include milestones and compare planning to real project progress. They can identify dependencies of different tasks, highlight bottlenecks and detect the critical path. They know project planning methods and can use common planning tools like Excel, MS Project or SAP.

– Defining the scope of the project
– What has to be done until when?
– The project schedule: Developing a bar chart diagram (Gantt-chart).
Knowing of principles of network planning diagrams
– Getting the right team at the right time. Allocation of resources��
– Cost estimation
– Recognizing risk factors and preparing to mitigate risks
– Defining roles and responsabilities
– Tracking progress and monitoring performance. The gate review process
– Keeping everyone informed by efficient communication
– Effective time management
– Definition of roles for: the project manager, commercial managers and time scheduler and other core team members
– Organizational structures for project execution
– Management of conflicts. Conflict resolution methods
– Personality types (MBTI)
– Using technology (IT) to plan and track projects
– Case studies will enable the students to apply the learned competencies

PMI Project Management Body of Knowledge (Ed. 6/7), ISO 21500:2016

• Course title: Propriété Intellectuelle et Veille Technologique
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-105
• Module(s): Option Propriété Intellectuelle et Veille Technologique
• Language: FR
• Mandatory: No

-Comprendre l’importance de la protection du patrimoine immatériel et les bases de la propriété intellectuelle (brevets, marques, dessins modèles, droits d’auteur).
-Comprendre l’importance de l’exploitation systématique des informations techniques contenues dans les brevets d’invention.
-Savoir utiliser les bases de données brevets et adapter sa stratégie de recherche d’information.
-Familiariser l’étudiant avec les pratiques de veille et apprendre les techniques de base pour rechercher, analyser et protéger les informations nécessaires pour mener un projet d’innovation.

1. Importance de la protection du patrimoine immatériel et de la propriété intellectuelle dans l’économie de la connaissance
– Les principaux droits de PI
– Logiciels, Open source et Intelligence Artificielle
– Confidentialité et contrats
2. L’information brevets et les bases de données��
– Le système des brevets
– Les informations contenues dans un brevet
– Les bases de données accessibles en ligne
3. Bonnes pratiques de recherche dans les brevets��
– Les méthodes d’interrogation des bases de données
– Elaborer une stratégie de recherche
– Exercices pratiques (Recherche brevet sur Espacenet / Patentscope)
4. Veille technologique��
– La veille et son utilité
– Infométrie, statistiques et analyses
– Exercices pratiques (Statistiques brevets sur Espacenet)

Examen final 120 min

Documentation et didacticiel des bases de données brevets (ressources en ligne)
Webographie veille technologique et intelligence économique (ressources en ligne)

• Course title: Bachelor Thesis
• Number of ECTS: 12
• Course code: BENG-123
• Module(s): Bachelor Thesis
• Language: DE, FR, EN
• Mandatory: Yes

• Course title: Propriété Intellectuelle et Veille Technologique
• Number of ECTS: 2
• Course code: BENG-105
• Module(s): Ergänzung Mobilitätssemester
• Language: FR
• Mandatory: No

-Comprendre l’importance de la protection du patrimoine immatériel et les bases de la propriété intellectuelle (brevets, marques, dessins modèles, droits d’auteur).
-Comprendre l’importance de l’exploitation systématique des informations techniques contenues dans les brevets d’invention.
-Savoir utiliser les bases de données brevets et adapter sa stratégie de recherche d’information.
-Familiariser l’étudiant avec les pratiques de veille et apprendre les techniques de base pour rechercher, analyser et protéger les informations nécessaires pour mener un projet d’innovation.

1. Importance de la protection du patrimoine immatériel et de la propriété intellectuelle dans l’économie de la connaissance
– Les principaux droits de PI
– Logiciels, Open source et Intelligence Artificielle
– Confidentialité et contrats
2. L’information brevets et les bases de données��
– Le système des brevets
– Les informations contenues dans un brevet
– Les bases de données accessibles en ligne
3. Bonnes pratiques de recherche dans les brevets��
– Les méthodes d’interrogation des bases de données
– Elaborer une stratégie de recherche
– Exercices pratiques (Recherche brevet sur Espacenet / Patentscope)
4. Veille technologique��
– La veille et son utilité
– Infométrie, statistiques et analyses
– Exercices pratiques (Statistiques brevets sur Espacenet)

Examen final 120 min

Documentation et didacticiel des bases de données brevets (ressources en ligne)
Webographie veille technologique et intelligence économique (ressources en ligne)