Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Analogowe układy elektroniczne
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
IEL-1-305-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Golański Ryszard (golanski@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Kołodziej Jacek (jackolo@agh.edu.pl)
dr inż. Buczek Łukasz (lbuczek@agh.edu.pl)
dr inż. Godek Juliusz (godek@agh.edu.pl)
Jasielski Jacek (jasielsk@agh.edu.pl)
Krajewski Grzegorz (krajewsk@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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 typowych bloków funkcjonalnych. Egzamin
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy analogowych układów elektronicznych. EL1A_W13, EL1A_W12 Egzamin
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. Kolokwium
M_U002 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. Kolokwium
M_U003 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. Aktywność na zajęciach
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS typowych bloków funkcjonalnych. + + + - - - - - - - -
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy analogowych układów elektronicznych. + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. + + + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. + + + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. - + + - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. - + + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (28 godzin), ćwiczeń laboratoryjnych (18 godzin) i ćwiczeń audytoryjnych (28 godzin).

Wykłady
1.Wprowadzenie. Układy polaryzacji tranzystorów – 4 godziny: Wybór punktu pracy tranzystora- kryteria. Statyczne i dynamiczne proste robocze układów wzmacniających. Układy zasilania wzmacniaczy bipolarnych i unipolarnych RC. Charakterystyka obwodów zasilania w układach scalonych. Źródła stało-prądowe: lustra prądowe, na tranzystorach bipolarnych i na tranzystorach MOSFET. Modele Ebersa-Molla.
2. Wzmacniacze tranzystorowe w różnych konfiguracjach – 4 godziny: Klasyfikacja wzmacniaczy. Wzmacniacze w konfiguracjach OE, OB, OC oraz wzmacniacze w konfiguracjach OS, OG, OD w zakresie średnich częstotliwości. Modele i parametry małosygnałowe. Analiza działania wzmacniaczy różnych konfiguracji i tworzenie schematów zastępczych. Ogólne właściwości wzmacniaczy w zakresie małych i dużych częstotliwości. Model typu hybryd π. Przykładowe charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza RC. Wielkosygnałowe modele Schichmana – Hodgesa tranzystorów MOSFET.
3. Sprzężenie zwrotne (3 godziny): Uwagi ogólne. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry robocze wzmacniaczy. Stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym. Przykłady budowy wzmacniaczy z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.
4. Budowa wzmacniaczy operacyjnych – 3 godziny: składowa różnicowa i sumacyjna sygnału. Podzespoły wzmacniaczy operacyjnych: budowa wzmacniaczy różnicowych. Charakterystyka idealnych i rzeczywistych parametrów wzmacniaczy operacyjnych. Kompensacja charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza operacyjnego. Wybrane przykłady współczesnych wzmacniaczy operacyjnych i ich zastosowań. Działanie wzmacniaczy różnicowych i analiza mało-sygnałowa. Wzmacniacze różnicowe z obciążeniem aktywnym. Charakterystyki przejściowe wzmacniaczy różnicowych na tranzystorach bipolarnych i tranzystorach MOSFET. Podstawowe właściwości wzmacniaczy operacyjnych na podstawie parametrów katalogowych.
6. Liniowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych (3 godziny): Podstawowe konfiguracje wzmacniacza operacyjnego w układach wzmacniających. Układy realizujące podstawowe operacje arytmetyczne. Układy całkujące i różniczkujące. Filtry aktywne. Przykłady realizacji filtrów drugiego rzędu. Dobór parametrów wzmacniaczy w poszczególnych zastosowaniach i podstawy projektowania poszczególnych układów.
7.Wzmacniacze selektywne LC (2 godziny): Pojedynczy obwód rezonansowy LC. Obwody rezonansowe sprzężone. Obwody rezonansowe LC –opis matematyczny. Filtry piezoelektryczne. Filtry ceramiczne. Techniki realizacji wzmacniaczy selektywnych w.cz. Przykłady analizy i projektowania jednostopniowych wzmacniaczy rezonansowych LC. Stabilność wzmacniaczy rezonansowych.
8. Stabilizatory o pracy ciągłej 2 godziny: Definicje, parametry i klasyfikacja stabilizatorów. Stabilizatory parametryczne. Stabilizatory kompensacyjne. Monolityczne stabilizatory napięcia stabilizatory 3-punktowe i ich aplikacje. Układy zabezpieczeń stabilizatorów (z ograniczeniem i redukcją prądu zwarcia).

9. Wzmacniacze mocy– 3 godziny – Specyficzne problemy wzmacniaczy mocy. Odprowadzenie ciepła z tranzystora mocy. Klasy pracy wzmacniaczy. Wzmacniacze mocy klasy A. Wzmacniacz ze sprzężeniem transformatorowym. Przeciwsobne wzmacniacze klasy B i AB. Charakterystyka przejściowa i zniekształcenia nieliniowe. Rozwiązania układowe wzmacniaczy klasy AB.

10. Generatory drgań sinusoidalnych – 4 godziny – Warunki generacji drgań układów 3-punktowych. Rodzaje generatorów LC- zasilanie, klasy pracy. Poprawka liniowa i nieliniowa częstotliwości. ARW i ARCz. Rodzaje wzbudzenia. Generatory kwarcowe. Generatory RC ze sprzężeniem zwrotnym. Przykłady rozwiązań układów generatorów. Dobroć fazowa i ARW w generatorach RC.

Ćwiczenia audytoryjne:

Ćwiczenia 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 – 5 godzin.
2.Analiza parametrów roboczych wzmacniaczy napięciowych RC, projektowanie wzmacniaczy napięciowych zapewniające żądane parametry robocze – 7 godzin.
3.Obliczanie parametrów roboczych dla sygnałów różnicowego, sumacyjnego i charakterystyki przejściowej różnych struktur wzmacniacza różnicowego oraz elementów tych wzmacniaczy dla żądanych parametrów roboczych – 4 godziny.
4.Analiza i projektowanie liniowych aplikacji wzmacniacza operacyjnego, projektowanie struktury układu pętli sprzężenia zwrotnego determinującej funkcję układu albo jego charakterystykę amplitudową – 4 godziny.
5.Analiza budowy WO specjalnych i ich aplikacji – 2 godziny.
6.Analiza różnych struktur wzmacniaczy selektywnych LC i projektowanie tych wzmacniaczy z zapewnieniem żądanych parametrów roboczych – 3 godziny.
7.Analiza i projektowanie wybranych generatorów LC i kwarcowych – 3 godziny.

Ćwiczenia laboratoryjne:

Ćwiczenia laboratoryjne (18 GODZIN):

1.Projekt oraz pomiary parametrów wzmacniaczy napięciowych – 9 godzin
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.
2.Pomiary parametrów różnicowych wzmacniaczy prądu stałego (różnicowych) – 3 godziny.
Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary charakterystyki przejściowej, wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego każdego z badanych rozwiązań układowych.
3.Projekt oraz pomiary parametrów wybranych aplikacji wzmacniacza operacyjnego – 3 godziny.
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 układów ze wzmacniaczami operacyjnymi.

7.“Sprawdzian praktyczny” – 3 godziny.
Samodzielne wykonanie przez każdego studenta pomiarów wybranych parametrów zadanych układów elektronicznych parametrów.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 148 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 18 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 18 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 28 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

1.Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium, ćwiczeń oraz egzaminu.
2.Obliczamy średnią ważoną z ocen z laboratorium (30%), ćwiczeń (30%) i egzaminu (40%) uzyskanych we wszystkich terminach.
3.Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3

Wymagania wstępne i dodatkowe:

·Znajomość podstaw teorii półprzewodnikowej oraz elementów elektronicznych
·Znajomość metod analizy funkcji jednej zmiennej, rachunku różniczkowego oraz macierzowego, liczby zespolone.
·Umiejętność wykonywania pomiarów elektrycznych w zakresie napięć i prądów, stałych i zmiennych.
·Umiejętność zastosowania generatora sygnałów oraz oscyloskopu w pomiarach elektrycznych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura podstawowa
1.Praca zbiorowa pod red St. Kuty: Przyrządy półprzewodnikowe i układy elektroniczne cz. I i II", Wyd AGH, Kraków 2000.
2.Baranowski J., Nosal Z.: "Układy elektroniczne cz. I i cz. II", WNT, Warszawa, 1998
3.Ciążyński W.E.: Elektronika analogowa w zadaniach. Tom 1-8, Gliwice, WPŚl 2010.
4.U. Tietze, Ch. Schenk: „Układy półprzewodnikowe”, WNT, Warszawa 2009
5.A. Filipkowski, "Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe", WNT Warszawa 2006
6.Z. Nosal, J. Baranowski, "Układy elektroniczne cz. 1; układy analogowe liniowe", WNT Warszawa 2003
7. P. Horowitz, W.Hill, "Sztuka elektroniki", WKiŁ Warszawa, wyd. 9, 2009

Literatura uzupełniająca
1.Gray P.R., Hurst P.J., Lewis J.H., Meyer R.G.; Analysis and design of analog integrated circuits, 4th ed., Wiley, New York 2001.
2.Allen P.E., Holberg D.R.; "CMOS Analog Circuit Design", Oxford UP, 2002
3.Baker R.J.: "CMOS", Wiley, 3rd ed.,IEEE Press, 2010

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
A comparative study of integrated CMOS filters for non-uniform sampling Delta Modulators / Ryszard GOLAŃSKI, Juliusz GODEK, Jacek KOŁODZIEJ, Witold MACHOWSKI, Stanisław KUTA // W: Recent advances in CIRCUITS, SYSTEMS and SIGNALS : international conference on Circuits, Systems, Signals (CSS) : Malta : September 15–17, 2010. — [S. l.] : WSEAS Press, cop. 2010. — (International Conference on Circuits, Systems and Signals – Proceedings ; ISSN 1792-4324). — ISBN 978-960-474–226-4. — S. 349–352. — Bibliogr. s. 352, Abstr.

Publikacja zarejestrowana w bazie Web of Science.
punktacja MNiSW (wg wykazu z 2012): 10,0
Adaptive nonuniform sampling delta modulation – practical design studies / Ryszard GOLAŃSKI, Jacek KOŁODZIEJ // WSEAS Transactions on Circuits and Systems ; ISSN 1109-2734. — 2010 vol. 9 iss. 10 s. 617–626. — Bibliogr. s. 625–626, Abstr.
punktacja MNiSW (wg wykazu z 2014): 10,0
A concept of a self-powering heat meter — Koncepcja samo-zasilającego się licznika energii cieplnej / Piotr DZIURDZIA, Witold MACHOWSKI, Jacek STĘPIEŃ, Jacek KOŁODZIEJ, Ryszard GOLAŃSKI // Przegląd Elektrotechniczny = Electrical Review / Stowarzyszenie Elektryków Polskich ; ISSN 0033-2097. — 2013 R. 89 nr 12, s. 33–36. — Bibliogr. s. 36, Abstr., Streszcz.
punktacja (lista B czasopism MNiSW, 2013): 10.000

Estymacja produkcji energii elektrycznej małej elektrowni wiatrowej na bazie mapy wietrzności — Estimation of electricity power production by small wind plants based on wind atlas / Jacek OSTROWSKI, Jacek KOŁODZIEJ, Ryszard GOLAŃSKI, Ireneusz SOLIŃSKI, Jacek STĘPIEŃ // Pomiary, Automatyka, Kontrola / Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich. Sekcja Metrologii, Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR ; ISSN 0032-4140. — 2012 vol. 58 nr 12, s. 1048–1052. — Bibliogr. s. 1052, Streszcz., Abstr.. — Ireneusz Soliński – afiliacja: Akademia Górniczo-Hutnicza

punktacja (lista B czasopism MNiSW, 2012): 7.000
Precise time distribution and time synchronized transmission aspects in the Industrial Ethernet networks — Dystrybucja precyzyjnego sygnału zegarowego oraz synchronizacja transmisji w przemysłowych sieciach Ethernet / Jacek STĘPIEŃ, Jacek KOŁODZIEJ, Piotr DZIURDZIA, Witold MACHOWSKI, Ryszard GOLAŃSKI // Przegląd Elektrotechniczny = Electrical Review / Stowarzyszenie Elektryków Polskich ; ISSN 0033-2097. — 2013 R. 89 nr 12, s. 37–40. — Bibliogr. s. 40, Abstr., Streszcz.
punktacja (lista B czasopism MNiSW, 2013): 10.000
System automatyki budynkowej z interfejsami ZigBee — Simple intelligent building system with ZigBee communication units / Jacek STĘPIEŃ, Jacek KOŁODZIEJ, Jacek OSTROWSKI, Ryszard GOLAŃSKI // Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania (Warszawa) ; ISSN 0033-2089. — Tytuł poprz.: Przegląd Elektroniki. — 2012 R. 53 nr 12, s. 116–120. — Bibliogr. s. 120, Streszcz., Summ.. — tekst: http://www.sigma-not.pl/download.do?mode=sps&id=73378
punktacja (lista B czasopism MNiSW, 2012): 6.000

Informacje dodatkowe:

Brak