Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Teoria obwodów i sygnałów
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-407-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Idzik Marek (idzik@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Idzik Marek (idzik@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Świentek Krzysztof (swientek@agh.edu.pl)
dr inż. Fiutowski Tomasz (tomasz.fiutowski@agh.edu.pl)
Module summary

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 Student potrafi zaprezentować się na forum grupy FT1A_K04, FT1A_K01, FT1A_K05 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Student potrafi policzyć parametry „linii długiej” (współczynniki odbicia, impedancja charakterystyczna) potrzebne do prawidłowej transmisji sygnałów elektrycznych FT1A_U05 Examination,
Activity during classes
M_U002 Student potrafi zaprojektować prosty filtr aktywny o zadanym typie charakterystyk częstotliwościowych. Student potrafi wyliczyć i narysować charakterystyki częstotliwościowe układu FT1A_U08, FT1A_U04, FT1A_U01 Test,
Examination,
Activity during classes
M_U003 Student potrafi przeprowadzić analizę liniowego obwodu elektycznego tak w stanie ustalonym jak i nieustalonym, przy uzyciu odpowiednich narzędzi matematycznych FT1A_U06, FT1A_U15, FT1A_U01 Test,
Examination,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Student zna podstawowe zjawiska zachodzące w układach o elementach rozproszonych. Student zna podstawy teorii elementów półprzewodnikowych. FT1A_W02, FT1A_W01, FT1A_W06, FT1A_W07 Examination,
Activity during classes
M_W002 Student zna podstawowe metody analizy liniowych obwodów elektrycznych. Student dysponuje wiedzą na temat działania wzmacniacza operacyjnego oraz podstaw filtracji sygnału. FT1A_W02, FT1A_W04, FT1A_W06, FT1A_W07 Test,
Examination,
Activity during classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi zaprezentować się na forum grupy - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi policzyć parametry „linii długiej” (współczynniki odbicia, impedancja charakterystyczna) potrzebne do prawidłowej transmisji sygnałów elektrycznych + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zaprojektować prosty filtr aktywny o zadanym typie charakterystyk częstotliwościowych. Student potrafi wyliczyć i narysować charakterystyki częstotliwościowe układu + + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi przeprowadzić analizę liniowego obwodu elektycznego tak w stanie ustalonym jak i nieustalonym, przy uzyciu odpowiednich narzędzi matematycznych + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna podstawowe zjawiska zachodzące w układach o elementach rozproszonych. Student zna podstawy teorii elementów półprzewodnikowych. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe metody analizy liniowych obwodów elektrycznych. Student dysponuje wiedzą na temat działania wzmacniacza operacyjnego oraz podstaw filtracji sygnału. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Tematyka

WYKLADY

1. Wprowadzenie do elektroniki współczesnej. Historia i rozwój technologii krzemowej. Technologia bipolarna i CMOS. Skalowanie w technologii CMOS. – 2 godz.
2. Wstęp do analizy liniowych obwodów elektrycznych . Prawo Ohma, prawa Kirchoffa, źródło napięcia, źródło prądu, zasada Tevenina, zasada Nortona, zasada superpozycji. – 2 godz.
3. Metody analizy liniowych obwodów elektrycznych. Metoda prądów oczkowych i napięć węzłowych – 2 godz.
4. Analiza stanów ustalonych w obwodach z wymuszeniem sinusoidalnym. Elementy zmiennoprądowe: kondensator, cewka. Metoda liczb zespolonych -2godz
5. Analiza częstotliwościowa, charakterystyki Bodego, układy RC i CR. – 2 godz
6. Wprowadzenie do transformata Laplace’a. Własności transformaty Laplace’a. Przekształcenie odwrotne Laplace’a, metoda residuów. – 2 godz.
7. Zastosowanie transformaty Laplace’a w analizie linowych obwodów elektrycznych. Prawa Kirchoffa w postaci operatorowej – 2 godz.
8. Wzmacniacze operacyjne. Idealny wzmacniacz operacyjny, wzmacniacz odwracający, nieodwracający, sumujący, odejmujący, całkujący, rożniczkujący – 2 godz.
9. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na liniowość, charakterystyki częstotliwościowe. Stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym – 2 godz.
10. Filtracja sygnału, analogowe filtry bierne i aktywne, dolno i górnoprzepustowe. Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. – 2 godz.
11. Filtry aktywne, rodzaje i własności filtrów, filtr o tłumieniu krytycznym, Bessela, Butterwortha, Chebysheva – 2 godz
12. Wprowadzenie do układów rozproszonych (linii długiej), parametry linii długiej, równania linii długiej, impedancja charakterystyczna, linia bezstratna i stratna – 2h
13. Rozwiązanie szczególnych przypadków problemów linii długiej bezstratnej, graficzna metoda Bergerona.
14. Elementarna teoria półprzewodników. Model wiązań kowalencyjnych, pasmowy model półprzewodnika. Rodzaje półprzewodników: n,p. Koncentracje elektronów i dziur w stanie równowagi termodynamicznej, transport nośników w półprzewodniku 2 godz
15. Zjawiska unoszenia, dyfuzji. Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej: procesy generacyjno-rekombinacyjne, złącze p-n, charakterystyka prądowo-napięciowa, przybliżenie pierwszego stopnia – 2 godz.

Auditorium classes:
Tematyka

ĆWICZENIA AUDYTORYJNE

1. Podstawy liniowych obwodów elektrycznych (6 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi napisać i rozwiązać komplet równań Kirchoffa
student potrafi wykorzystać zasadę superpozycji, Tevenina i Nortona przy analizie obwodu elektrycznego
student potrafi analizować obwody z napięciowymi i prądowymi źródłami sterowanymi

2. Metoda prądów oczkowych i potencjałów węzłowych (4 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi sformułować problem obwodu elektrycznego w postaci macierzy prądów oczkowych, bądź macierzy potencjałów węzłowych
student potrafi przeanalizować postawiony macierzowo problem i wyliczyć poszukiwane zmienne

3. Analiza stanów ustalonych w obwodach z wymuszeniem sinusoidalnym (4 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi zastosować metodę liczb zespolonych do analizy podstawowych problemów elektrotechniki zawierających elementy R, L, C,
student potrafi zinterpretować w dziedzinie czasu otrzymany wynik zespolony (moduł, faza)
student potrafi wyliczyć wartości skuteczne szukanych wielkości i zna ich interpretację fizyczną

4. Charakterystyki częstotliwościowe (3 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi zastosować metodę liczb zespolonych do wyliczenia charakterystyk częstotliwościowych układu elektrycznego,
student potrafi narysować charakterystyki Bodego
student potrafi zinterpretować charakterystyki częstotliwościowe i znaleźć częstotliwości kluczowe dla pracy układu

5. Idealne wzmacniacze operacyjne i ujemne sprzężenie zwrotne(3 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi przeanalizować układy zawierające idealne wzmacniacze operacyjne,
student potrafi zastosować wzmacniacz operacyjny w celu dokonania operacji na sygnałach (dodawanie, odejmowanie, etc…)

6. Zastosowanie transformaty Laplace’a w analizie stanów nieustalonych(7 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi sformułować zagadnienie obwodu elektrycznego w dziedzinie transformaty Laplace’a
student potrafi zastosować poznane wcześniej metody analizy obwodów liniowych do analizy obwodów w dziedzinie transformaty Laplace’a
student potrafi wykonać analizę zagadnienia w dziedzinie transformaty Laplace’a
student potrafi obliczyć odwrotną transformatę Laplace’a
student potrafi zidentyfikować bieguny i zera analizowanego problemu i zna ich interpretację fizyczną

7. Filtry aktywne(3 godz.)
Efekty kształcenia:
student potrafi przeanalizować układy podstawowe układy filtrów aktywnych opartych na wzmacniaczach operacyjnych
student potrafi wyliczyć charakterystyki częstotliwościowe filtru krytycznego, Butterwortcha, Chebysheva, Bessela
student potrafi wyliczyć odpowiedzi impulsowe poznanych filtrów,

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 132 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 42 h
Participation in auditorium classes 30 h
Preparation for classes 28 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Oceny z ćwiczeń rachunkowych © oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i z ćwiczeń rachunkowych ©:
OK = 0.6 x E + 0.4 x C
Uzyskanie pozytywnej oceny (OK) wymaga uzyskania wszystkich pozytywnych ocen cząstkowych (E, C). Każda ocena cząstkowa liczona jest jako średnia ważona z wszystkich terminów.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość równań Kirchoffa i podstawowych zagadnień elektrycznych na poziomie szkoły średniej
Znajomość podstaw liczb zespolonych
Podstawy przekształcenia Laplace'a
Znajomość podstaw algebry liniowej (operacje na macierzach)

Recommended literature and teaching resources:

Bolkowski S., Teoria obwodów elektrycznych.
Thomas R., Rosa A., Toussaint G., The analysis and design of linear circuits.
Osiowski J., Zarys rachunku operatorowego.
Marciniak., Półprzewodnikowe układy scalone.
Gray P.R., Analysis and Design of Analog Integrated Circuits.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

I – Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

ćwiczenia audytoryjne (dawniej rachunkowe), lab. komputerowe, projektowe itp.:
Nieobecność na jednych ćwiczeniach zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 10% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.

ćwiczenia laboratoryjne:
Pod koniec semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń (ogłaszany 2 tygodnie wcześniej przez prowadzących), w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w pierwotnym terminie. Studenci mogą wówczas odrabiać ćwiczenia po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz odpowiedzi z części teoretycznej.

Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

II – Zasady zaliczania zajęć:

ćwiczenia audytoryjne (dawniej rachunkowe), lab. komputerowe, projektowe itp.: Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może przystąpić do poprawkowego zaliczenia.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 10% zajęć i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć.
ćwiczenia laboratoryjne:
Zaliczenie laboratorium wymaga zaliczenia wszystkich ćwiczeń podanych w treści modułu.
Warunkiem uzyskania zaliczenia z pojedynczego ćwiczenia jest:
- uzyskanie pozytywnej oceny z przygotowania teoretycznego
- poprawnie wykonane pomiary
- zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z wszystkich rodzajów ćwiczeń.