Academic year: 2013/2014 Code: EEL PT-s ECTS credits: 4. Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Engineering in Biomedicine

Transkrypt

1 Module name: Wybrane zagadnienia teorii obwodów Academic year: 2013/2014 Code: EEL PT-s ECTS credits: 4 Faculty of: Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Engineering in Biomedicine Field of study: Electrotechnics Specialty: Pomiary technologiczne i biomedyczne Study level: Second-cycle studies Form and type of study: Full-time studies Lecture language: Polish Profile of education: Academic (A) Semester: 1 Course homepage: Responsible teacher: Academic teachers: dr inż. Piwowar Piotr (ppiwowar@agh.edu.pl) dr inż. Piwowar Piotr (ppiwowar@agh.edu.pl) dr inż. Żegleń Tadeusz (tezet@agh.edu.pl) Description of learning outcomes for module MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion) Social competence M_K001 Potrafi wykazać się pomysłowością i kreatywnością w rozwiązywaniu postawionego problemu EL2A_K01 Activity during, Execution of exercises Skills M_U001 Potrafi wykorzystać dostępne narzędzia przeznaczone do analizy obwodów elektrycznych EL2A_U06 Execution of exercises M_U002 Potrafi indywidualnie dokonać analizy właściwości liniowych i nieliniowych obwodów elektrycznych przy pomocy dostępnych narzędzi EL2A_U09 Test Knowledge M_W001 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą liniowych obwodów prądu stałego i przemiennego w stanach dynamicznych i ustalonych EL2A_W01, EL2A_W07 1 / 5

2 M_W002 Ma pogłębioną i ugruntowaną wiedzę dotyczącą budowy i zasady działania elementów nieliniowych półprzewodnikowych stosowanych w obwodach elektrycznych EL2A_W02, EL2A_W04 M_W003 Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych pojęć dotyczących nieliniowych obwodów elektrycznych i elektronicznych EL2A_W07 FLO matrix in relation to forms of MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of Lectures Auditorium Laboratory Project Conversation seminar Seminar Practical Others Fieldwork Workshops E-learning Social competence M_K001 Skills M_U001 M_U002 Knowledge M_W001 M_W002 M_W003 Potrafi wykazać się pomysłowością i kreatywnością w rozwiązywaniu postawionego problemu Potrafi wykorzystać dostępne narzędzia przeznaczone do analizy obwodów elektrycznych Potrafi indywidualnie dokonać analizy właściwości liniowych i nieliniowych obwodów elektrycznych przy pomocy dostępnych narzędzi Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą liniowych obwodów prądu stałego i przemiennego w stanach dynamicznych i ustalonych Ma pogłębioną i ugruntowaną wiedzę dotyczącą budowy i zasady działania elementów nieliniowych półprzewodnikowych stosowanych w obwodach elektrycznych Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych pojęć dotyczących nieliniowych obwodów elektrycznych i elektronicznych 2 / 5

3 Module content Lectures 1.Obwody prądu stałego (2 godziny) Podstawowe pojęcia, prawa i zasady obwodów elektrycznych. Elementy liniowych obwodów elektrycznych. Przykłady przekształcania obwodów. Metody analizy obwodów prądu stałego. Zagadnienie mocy w obwodach prądu stałego. 2.Obwody prądu przemiennego przy wymuszeniu sinusoidalnym (4 godziny) Parametry prądów i napięć sinusoidalnych. Liczby zespolone. Metoda symboliczna analizy obwodów RLC. Modele rzeczywiste elementów RLC. Metody analizy złożonych obwodów RLC. Zagadnienie mocy w obwodach RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym. Dopasowanie odbiornika do źródła. Rezonans w obwodach elektrycznych. 3.Obwody prądu przemiennego przy wymuszeniu niesinusoidalnym (2 godziny) Sygnały odkształcone. Szereg Fouriera postać trygonometryczna i wykładnicza. Rozwinięcie sygnałów odkształconych w szereg Fouriera. Analiza sygnału prostokątnego w zależności od współczynnika wypełnienia. Przekształcenie Fouriera. Widmo amplitudowe i fazowe przebiegów odkształconych. Wartość skuteczna przebiegów odkształconych. Zagadnienia mocy przy przebiegach niesinusoidalnych. Metodyka rozwiązania obwodów przy wymuszeniu niesinusoidalnym. 4.Analiza właściwości dynamicznych obwodów elektrycznych (2 godziny) Analiza metodą zmiennych stanu. Wyznaczanie macierzy eat. Przekształcenie Laplace a i jego podstawowe własności. Wyznaczanie odwrotnej transformaty Laplace a. Rachunek operatorowy. Metoda operatorowa analizy obwodów w stanach dynamicznych. Analiza właściwości dynamicznych w obwodach szeregowych i równoległych RL, RC, RLC. 5.Charakterystyki częstotliwościowe obwodów elektrycznych (2 godziny) Pojęcie transmitancji obwodu. Wyznaczanie transmitancji operatorowej i widmowej obiektów RLC pierwszego i drugiego rzędu. Charakterystyki logarytmiczne wykresy Bodego. Wyznaczanie wykresów Nyquista. Filtry pasywne. 6.Synteza liniowych obwodów elektrycznych (2 godziny) Pojecie imitancji. Funkcje energetyczne. Warunki ralizowalności imitancji. Metody realizacji dwójnika pasywnego: Fostera, Cauera. 7.Nieliniowe obwody elektryczne (2 godziny) Podstawowe właściwości obwodów nieliniowych. Elementy nieliniowe i ich charakterystyki. Linearyzacja charakterystyk. Nieliniowe obwody rezystancyjne i metody ich rozwiązywania. Metody obliczania obwodów nieliniowych na podstawie twierdzenia Thevenina. 8.Obwody elektryczne z elementami półprzewodnikowymi (4 godziny) Elementy półprzewodnikowe i ich charakterystyki. Analiza działania obwodów z elementami półprzewodnikowymi. Prostowniki, stabilizatory, wzmacniacze napięciowy i różnicowy. 9.Wzmacniacze operacyjne (4 godziny) Parametry rzeczywiste wzmacniaczy operacyjnych. Wzmacniacze pomiarowe. Analiza układów ze wzmacniaczami operacyjnymi. Generatory samowzbudne, generatory relaksacyjne, filtry aktywne. 10.Analiza układów cyfrowych (2 godziny) Parametry charakterystyczne układów TTL. Budowa i zasada działania bramki NAND. Charakterystyki parametrów wejściowych i wyjściowych bramki NAND. Charakterystyka przełączania bramki. Ogólne zasady stosowania układów TTL zasilanie, sterowanie, układy sprzęgające. 11.Zastosowanie teorii obwodów elektrycznych do modelowania zjawisk fizycznych i 3 / 5

4 obiektów biologicznych (2 godzin) Model elektryczny układu oddechowego. Analiza czasowa i częstotliwościowa modelu. Analiza działania toru pomiarowego do pomiaru parametrów mechanicznych układu oddechowego. Auditorium 1.Wprowadzenie do programu MICROCAP narzędzia analizy i syntezy obwodów elektrycznych (2 godz.) 2.Metody pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych. Stałoprądowy mostek Wheatestone a zastosowania (2 godz.) 3.Analiza układów RC, RL i RLC. Wyznaczanie charakterystyk amplitudowoczęstotliwościowych (2 godz.) 4.Badanie układów z nieliniowymi elementami rezystancyjnymi (2 godz.) 5.Badanie właściwości mostków zmiennoprądowych (2 godz.) 6.Dioda półprzewodnikowa jako element układów elektronicznych (2 godz.) 7.Zastosowania diod w układach elektronicznych(2 godz.) 8.Wzmacniacz operacyjny i jego podstawowe układy aplikacyjne (2 godz.) 9.Projektowanie wzmacniacza współpracującego z układem rezystancyjnych czujników tensometrycznych o strukturze mostka stałoprądowego (2 godz.) 10.Badanie właściwości układu generatora sygnału sinusoidalnego na przykładzie generatorów RC (2 godz.) 11.Filtracja sygnałów. Filtry pasywne i aktywne (2 godz.) 12.Układy cyfrowe (2 godz.) 13.Analiza czasowa i częstotliwościowa zastępczego elektrycznego modelu układu oddechowego (2 godz.) 14.Sprawdzanie nabytych umiejętności (2 godz.) Method of calculating the final grade 1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń i egzaminu. 2. Obliczana jest średnia arytmetyczna ocen z ćwiczeń i egzaminu. 3. Ocena końcowa wystawiana jest zgodnie z regulaminem studiów. Prerequisites and additional requirements Znajomość podstaw matematyki, podstawowych praw fizyki, teorii obwodów, elektroniki i metrologii. Recommended literature and teaching resources 1. Bolkowski St,: Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa Bolkowski St.,, Brociek W.,, Rawa H., Teoria obwodów elektrycznych. Zadania, WNT, Warszawa Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z.: Układy elektroniczne, WNT, Warszawa Micro-Cap 6.0, User s Guide. Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module Additional scientific publications not specified Additional information None 4 / 5

5 Student workload (ECTS credits balance) Student activity form Participation in lectures Participation in auditorium or Final test Realization of independently performed tasks Summary student workload Module ECTS credits Student workload 28 h 26 h 2 h 64 h 120 h 4 ECTS 5 / 5