Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Układy elektroniczne
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-503-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
5
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:
dr inż. Hottowy Paweł (hottowy@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Idzik Marek (idzik@fis.agh.edu.pl)
dr inż. Fiutowski Tomasz (tomasz.fiutowski@agh.edu.pl)
dr inż. Koperny Stefan (koperny@fis.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_K05, FT1A_K01 Participation in a discussion
M_K002 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym ćwiczenie laboratoryjne FT1A_K04, FT1A_K01 Execution of laboratory classes,
Activity during classes
Skills
M_U001 Student potrafi zaprojektować i zbudować podstawowe układy elektroniki cyfrowej, takie jak bramki kombinacyjne, liczniki, etc... FT1A_U09, FT1A_U05, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U13 Execution of laboratory classes,
Activity during classes
M_U002 Student potrafi zmierzyć charakterystyki pracy i parametry oraz wykonać sprawozdanie z analizą wyników pomiarów dla różnych układów elektroniki analogowej i cyfrowej FT1A_U08, FT1A_U04, FT1A_U09, FT1A_U07, FT1A_U05, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U13 Execution of laboratory classes,
Activity during classes
M_U003 Student potrafi zaprojektować i zbudować prosty wzmacniacz tranzystorowy, zmierzyć jego charakterystyki i opracować dane FT1A_U09, FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U13 Execution of laboratory classes,
Activity during classes
Knowledge
M_W001 Student zna podstawy działania podstawowych elementów układów elektronicznych, czyli diód, tranzystorów bipolarnych i tranzystorów polowych FT1A_W02, FT1A_W08, FT1A_W05, FT1A_W16, FT1A_W01 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination,
Activity during classes
M_W002 Student zna podstawowe układy elektroniki analogowej. Student wie jak z podstawowych bloków analogowych budować układy mające praktyczne zastosowania (przetworniki, generatory, etc...) FT1A_W02, FT1A_W08, FT1A_W10, FT1A_W07 Execution of laboratory classes,
Test,
Examination,
Activity during classes
M_W003 Student zna podstawy działania elektroniki cyfrowej oraz podstawowe bramki logiczne. Student wie jak z podstawowych kombinacyjnych i sekwencyjnych bramek logicznych budować układy mające praktyczne zastosowania (liczniki, rejestry, sumatory, etc...) FT1A_W02, FT1A_W08, FT1A_W10, FT1A_W07 Execution of laboratory classes,
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 - + + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole wykonującym ćwiczenie laboratoryjne - + + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi zaprojektować i zbudować podstawowe układy elektroniki cyfrowej, takie jak bramki kombinacyjne, liczniki, etc... + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zmierzyć charakterystyki pracy i parametry oraz wykonać sprawozdanie z analizą wyników pomiarów dla różnych układów elektroniki analogowej i cyfrowej - + + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi zaprojektować i zbudować prosty wzmacniacz tranzystorowy, zmierzyć jego charakterystyki i opracować dane + + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna podstawy działania podstawowych elementów układów elektronicznych, czyli diód, tranzystorów bipolarnych i tranzystorów polowych + + + - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe układy elektroniki analogowej. Student wie jak z podstawowych bloków analogowych budować układy mające praktyczne zastosowania (przetworniki, generatory, etc...) + + + - - - - - - - -
M_W003 Student zna podstawy działania elektroniki cyfrowej oraz podstawowe bramki logiczne. Student wie jak z podstawowych kombinacyjnych i sekwencyjnych bramek logicznych budować układy mające praktyczne zastosowania (liczniki, rejestry, sumatory, etc...) + + + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Tematyka

WYKLADY

1. Diody w układach elektronicznych. Rodzaje diod i ich parametry. Zastosowania diod, prostowniki jedno i dwupołówkowe. – 2 godz.
2. Tranzystor bipolarny. Budowa i zasada działania tranzystora. Charakterystyka prądowo-napięciowa.
Model małosygnałowy i schemat zastępczy tranzystora bipolarnego – 2 godz.
3. Tranzystor polowy. Budowa i zasada działania tranzystora. Charakterystyka prądowo-napięciowa, model małosygnałowy i schemat zastępczy tranzystora polowego– 2 godz.
4. Podstawowe konfiguracje pracy tranzystora bipolarnego i polowego. Układ WE (WS), WB (WG) i WC (WD). Punkt pracy. Małosygnałowe wzmocnienie napięciowe i prądowe, rezystancja wejściowa i wyjściowa. – 2 godz.
5. Odpowiedź częstotliwościowa w układach jednotranzystorowych. Pełna analiza częstotliwościowa oraz przybliżenie Millera – 2 godz.
6. Konfiguracje wzmacniaczy z dwoma tranzystorami, układy Darlingtona (WC-WC, WC-WE), wzmacniacz kaskodowy. Wzmocnienie, rezystancja wejściowa i wyjściowa oraz transkonduktancja układu zastępczego. – 2 godz
7. Źródła prądowe na tranzystorach bipolarnych i polowych. Lustro prądowe, źródło Widlara, źródło kaskodwe i źródło Wilsona. Własności źródeł prądowych i modele małosygnałowe, prądy stały, rezystancja dynamiczna. – 2 godz.
8. Wzmacniacz różnicowy na tranzystorach bipolarnych oraz MOS. Charakterystyka wielkosygnałowa i małosygnałowa, Sygnały sumacyjne i różnicowe. Wzmacniacz różnicowy z aktywnym obciążeniem – 2 godz.
9. Wzmacniacze mocy. Parametry, charakterystyki i klasy. Wtórnik emiterowy jako wzmacniacz klasy A. Układ przeciwsobny push-pul jako wzmacniacz klasy B. Przykłady wzmacniaczy mocy klasy AB – 2 godz.
10. Budowa wzmacniacza operacyjnego.oraz jego zastosowanie w podstawowych układach elektroniki analogowej: układy zasilające, generatory, przetworniki ADC i DAC
11. Podstawy elektroniki cyfrowej. Algebra Boole’a. Tablice Karnough. Minimalizacja funkcji logicznych metodą pełnych sum oraz pełnych iloczynów – 2 godz.
12. Inwerter jako podstawowa bramka elektroniki cyfrowej. Własności statyczne i dynamiczne bramek cyfrowych. – 2 godz.
13. Kombinacyjna logika statyczna. Sieci PUN, PDN. Rodziny logiki statycznej:. Komplementarny CMOS, Logika wymiarowana (ratioed logic) – pseudo-NMOS, Logika ”Pass-Transistor” – bramki transmisyjne. Kombinacyjna logika dynamiczna – 2 godz.
14. Sekwencyjna logika statyczna. Mechanizm pamięci. Budowa i działanie statycznych zatrzasków i przerzutników typu D. Sekwencyjna logika dynamiczna. Standardowe dynamiczne zatrzaski i przerzutniki typu D – 2 godz.
15. Podstawowe układy cyfrowe synchroniczne i asynchroniczne. Liczniki, rejestry przesuwne, układy sumujące i mnożące. – 2 godz.

Auditorium classes:
Tematyka

Ćwiczenia audytoryjne – 14 godz.

1. Podstawowe konfiguracje pracy tranzystora bipolarnego i polowego. Układ WE (WS), WB (WG) i WC (WD):
- student potrafi wyliczyć punkt pracy tranzystora w zadanej konfiguracji
- student potrafi wyliczyć małosygnałowe wzmocnienie napięciowe i prądowe, rezystancję wejściową i wyjściową

2. Odpowiedź częstotliwościowa w układach jednotranzystorowych:
- student potrafi wykonać analizę częstotliwościową konfiguracji jednotranzystorowych

3. Źródła prądowe na tranzystorach bipolarnych i polowych:
- student potrafi wyliczyć paramatry wielko i małosygnałowe różnych źródeł prądowych

4. Konfiguracje wzmacniaczy: wzmacniacz kaskodowy, wzmacniacz różnicowy:
- student potrafi wyliczyć parametry małosygnałowe (wzmocnienie, rezystancja) typowych wzmacniaczy

5. Podstawy elektroniki cyfrowej. Algebra Boole’a. Tablice Karnough. Minimalizacja funkcji logicznych metodą pełnych sum oraz pełnych iloczynów"
- student potrafi pzreprowadzić minimalizację funkcji logicznej, tak w sposób symboliczny, jak również przy użyciu tablic Karnough

6. Kombinacyjna logika statyczna. Sieci PUN, PDN. Rodziny logiki statycznej komplementarny CMOS:
- student potrafi zaprojektować i zaimplementować na poziomie tranzystorów dowolną kombinacyjną bramkę logiczną w technologii CMOS (np. układ sumacyjny)

7. Sekwencyjne układy cyfrowe synchroniczne:
- student potrafi zaprojektować i zaimplementować na poziomie przerzutników i bramek logicznych podstawowe układy sekwencyjne (np. liczniki)

Laboratory classes:
Tematyka

LABORATORIUM ELEKTRONICZNE – 28 godz.

1. Linia długa
Efekty kształcenia:
student potrafi wyznaczyć współczynniki odbicia linii w zależności od obciążenia
student potrafi określić warunki dopasowania wejścia i wyjścia linii na podstawie zaobserwowanego przebiegu
student potrafi podać warunki wystąpienia efektu pojemnościowego linii długiej
student potrafi wyznaczyć współczynnik tłumienia linii długiej
2. Filtry
Efekty kształcenia:
student potrafi zbudować proste filtry bierne górno-, dolno- i pasmowoprzepustowe
student potrafi zmierzyć charakterystykę amplitudowo-częstoliwościową układu
student potrafi wyznaczyć częstotliwość graniczną badanego filtru
student potrafi zbudować filtry aktywne: o tłumieniu krytycznym, Butterwortha, Chebyszewa, Bessela

3. Wzmacniacz operacyjny w układach liniowych
Efekty kształcenia:
student potrafi zbudować wtórnik napięcia
student potrafi wyznaczyć szybkość narastania sygnału na wyjściu układu
student potrafi zbudować wzmacniacz odwracający i nieodwracający o zadanym wzmocnieniu
student potrafi określić zależność pomiędzy wzmocnieniem a pasmem przenoszenia wzmacniacza

4. Charakterystyki tranzystorów bipolarnych i polowych (FET)
Efekty kształcenia:
student potrafi zbudować układ pomiarowy zapewniający jednoczesny pomiar napięcia i natężenia prądu
student potrafi poprawnie spolaryzować tranzystor bipolarny i FET
student potrafi wyznaczyć charakterystyki przejściowe i wyjściowe tranzystorów
student potrafi określić obszar pracy aktywnej normalnej tranzystorów
5. Układy kombinacyjne
Efekty kształcenia:
student potrafi w postaci sumy iloczynów zrealizować podstawowe funkcje logiczne: NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR, XNOR
student potrafi zaprojektować prosty multiplekser 2 do 1 i uogólnić projekt dla większej liczby wejść
student potrafi zbudować dekoder kodu 1 z 8 na kod wyświetlacza 7-mio segmentowego
student potrafi zbudować dekoder kodu binarnego na kod wyświetlacza 7-mio segmentowego

6. Układy sekwencyjne
Efekty kształcenia:
student potrafi zbudować licznik o zadanej pojemności liczący w kodzie binarnym w przód, w tył i rewersyjny
student potrafi zbudować licznik liczący w kodzie Gray’a
student potrafi zbudować konwerter z kodu Gray’a na kod BCD

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 130 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 34 h
Participation in laboratory classes 30 h
Preparation for classes 34 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Oceny z laboratorium elektronicznego (L) 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) , laboratorium elektronicznego (L) i ćwiczeć ©:
OK = 0.5 x E + 0.3 x L + 0.2 x C
Uzyskanie pozytrywnej oceny (OK) wymaga uzyskania wszystkich pozytywnych ocen cząstkowych (E, L,C). Każda ocena cząstkowa liczona jest jako średnia ważona z wszystkich terminów.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość zagadnień przedstawianych na wykładzie „Teoria obwodów i sygnałów”

Recommended literature and teaching resources:

Tietze U., Schenk Ch., Układy półprzewodnikowe (wydanie czwarte)
Razavi B., Fundamentals of Microelectronics
Turczyński J., Piękoś J., Układy scalone TTL w systemach cyfrowych
Rabaey J. M., Digital Integrated Circuits.
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.