Rok akademicki: 2018/2019 Kod: IET s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Analogowe układy elektroniczne 1 Rok akademicki: 2018/2019 Kod: IET s Punkty ECTS: 6 Wydział: Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Machowski Witold (witold.machowski@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Kołodziej Jacek (jackolo@agh.edu.pl) dr inż. Godek Juliusz (godek@agh.edu.pl) Krajewski Grzegorz (krajewsk@agh.edu.pl) mgr inż. Szyduczyński Jakub (szyduczy@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Moduł prezentuje podstawowe zagadnienia i przygotowuje do projektowania prostych układów analogowych stasowanych w urządzeniach ICT. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS dla typowych bloków funkcjonalnych. ET1A_W21, ET1A_W16 Egzamin M_W002 Student zna zasady analizy i projektowania analogowych układów elektronicznych. ET1A_W12, ET1A_W15 Egzamin Umiejętności M_U001 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. ET1A_U16 M_U002 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. ET1A_U09 1 / 5

2 M_U003 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. ET1A_U15 Kompetencje społeczne M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. ET1A_K01 M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. ET1A_K02 Aktywność na zajęciach Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład audytoryjne laboratoryjne projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 Student zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS dla typowych bloków funkcjonalnych. Student zna zasady analizy i projektowania analogowych układów elektronicznych. Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. Kompetencje społeczne 2 / 5

3 M_K001 M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (28 godzin), ćwiczeń laboratoryjnych (14 godzin) oraz ćwiczeń tablicowych (28 godzin). Wykłady 1. Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe klasyfikacja wzmacniaczy pojęcie impedancji wejściowej i wyjściowej, charakterystyk częstotliwościowych. Układy liniowe i nieliniowe. Metody analizy układów nieliniowych w przybliżeniu liniowym. 2. Wzmacniacz operacyjny jako element opisany behawioralnie. Intuicyjna koncepcja sprzężenia zwrotnego. Analogowe przetwarzanie sygnału i maszyna analogowa jako pierwsze zastosowanie wzmacniacza operacyjnego. Idealny wzmacniacz operacyjny. Konfiguracje pracy wzmacniacza nieodwracający, odwracający, sumator, układ różniczkujący i całkujący, wtórnik napięciowy. Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny imperancja wejściowa i wyjściowa, offset i jego dryft, sygnał różnicowy i sumacyjny CMRR. Stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym koncepcje marginesu wzmocnienia/fazy. Kompensacja wzmacniacza. Wymiana wzmocnienia i pasma. Wzmacniacz pomiarowy. 3. Układy polaryzacji tranzystorów bipolarnych i MOS. Związek między punktem pracy a parametrami modelu małosygałowego. Konfiguracje pracy wzmacniaczy z pojedynczym tranzystorem wspólny emiter (dren) baza (bramka) kolektor (źródło). Parametry robocze i charakterystyki częstotliwościowe wzmacniaczy WE, WB, WC. Układy wzmacniaczy z obciążeniem dynamicznym. Źródła prądowe i układ kaskody. 4. Wzmacniacz różnicowy w oparciu o parę bipolarną/mos. Charakterystyki wielko- i małosygnałowe pary różnicowej. Wzmacniacz różnicowy z obciążeniem aktywnym. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza różnicowego. Struktura wewnętrzna wzmacniacza operacyjnego. 5. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Topologie sprzężenia zwrotnego. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry wzmacniacza. Układy prostych stabilizatorów napięcia. Generacja drgań w obwodach elektrycznych przykłady generatorów LC i RC. audytoryjne audytoryjne: 1.Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystorów dyskretnych i w układach scalonych, analiza układów zasilania z zapewnieniem żądanego stopnia stabilizacji od zmian temperatury, napięć zasilających, tolerancji elementów 2.Analiza parametrów roboczych wzmacniaczy napięciowych, projektowanie 3 / 5

4 wzmacniaczy napięciowych zapewniające żądane parametry robocze 3.Obliczanie parametrów roboczych dla sygnałów różnicowego, sumacyjnego i charakterystyki przejściowej różnych struktur wzmacniacza różnicowego oraz elementów tych wzmacniaczy dla żądanych parametrów roboczych 4.Analiza i projektowanie liniowych aplikacji wzmacniacza operacyjnego, projektowanie struktury układu pętli sprzężenia zwrotnego determinującej funkcję układu albo jego charakterystykę amplitudową 5.Układy ze sprzężeniem zwrotnym. laboratoryjne laboratoryjne: 1.Projekt oraz pomiary parametrów wybranych aplikacji wzmacniacza operacyjnego Zaprojektowanie struktury układu pętli sprzężenia zwrotnego determinującej funkcję układu albo jego charakterystykę amplitudową. Projekty układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary wybranych parametrów i charakterystyk zaprojektowanych 2.Projekt oraz pomiary parametrów wzmacniaczy napięciowych Dobór elementów wzmacniaczy napięciowych dla założonych parametrów roboczych z zapewnieniem maksymalnej amplitudy niezniekształconego sygnału. Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary parametrów roboczych wzmocnienia napięciowego, wzmocnienia napięciowego skutecznego, rezystancji wejściowej, rezystancji wyjściowej, charakterystyki przejściowej i zniekształceń nieliniowych oraz charakterystyk częstotliwościowych i odpowiedzi impulsowej. Pomiary wpływu elementów wzmacniaczy na powyższe parametry i charakterystyki. 3.Pomiary parametrów różnicowych wzmacniaczy prądu stałego Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary charakterystyki przejściowej, wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego każdego z badanych rozwiązań układowych. 4.Sprawdzian praktyczny Samodzielne wykonanie przez każdego studenta pomiarów wybranych parametrów zadanych układów elektronicznych. Sposób obliczania oceny końcowej 1.Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium, ćwiczeń oraz egzaminu. 2. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych. 2.Ocenę końcową oblicza się jako średnią ważoną egzaminu (50%) ćwiczeń (22%) laboratorium (22%) i quizzów wykładowych (6%) Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość podstaw fizyki półprzewodników oraz zasad działania elementów elektronicznych Znajomość metod analizy funkcji jednej zmiennej, rachunku różniczkowego, całkowego oraz macierzowego, liczby zespolone. Umiejętność wykonywania pomiarów elektrycznych w zakresie napięć i prądów, stałych i zmiennych. Umiejętność korzystania z generatora sygnałów oraz oscyloskopu w pomiarach elektrycznych. Zalecana literatura i pomoce naukowe Literatura podstawowa: 1.U. Tietze, Ch. Schenk: Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa A. Dobrowolski, Z. Jachna, E. Majda, M. Wierzbowski Elektronika ależ to bardzo proste!, BTC P. Horowitz, W.Hill, Sztuka elektroniki, WKiŁ Warszawa, wyd. 9, B. Razavi, Fundamentals of Microelectronics, Willey, / 5

5 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 45 godz 14 godz 40 godz 28 godz 155 godz 6 ECTS 5 / 5