Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Wybrane zagadnienia teorii obwodów
Course of study:
2017/2018
Code:
EEL-2-101-PT-s
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Pomiary technologiczne i biomedyczne
Field of study:
Electrotechnics
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Piwowar Piotr (ppiwowar@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Piwowar Piotr (ppiwowar@agh.edu.pl)
dr inż. Żegleń Tadeusz (tezet@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 Potrafi wykazać się pomysłowością i kreatywnością w rozwiązywaniu postawionego problemu EL2A_K01 Activity during classes,
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_W07, EL2A_W01 Examination
M_W002 Ma pogłębioną i ugruntowaną wiedzę dotyczącą budowy i zasady działania elementów nieliniowych półprzewodnikowych stosowanych w obwodach elektrycznych EL2A_W02, EL2A_W04 Examination
M_W003 Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych pojęć dotyczących nieliniowych obwodów elektrycznych i elektronicznych EL2A_W07 Examination
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 Potrafi wykazać się pomysłowością i kreatywnością w rozwiązywaniu postawionego problemu - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać dostępne narzędzia przeznaczone do analizy obwodów elektrycznych - + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi indywidualnie dokonać analizy właściwości liniowych i nieliniowych obwodów elektrycznych przy pomocy dostępnych narzędzi - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma poszerzoną i uporządkowaną wiedzę dotyczącą liniowych obwodów prądu stałego i przemiennego w stanach dynamicznych i ustalonych + + - - - - - - - - -
M_W002 Ma pogłębioną i ugruntowaną wiedzę dotyczącą budowy i zasady działania elementów nieliniowych półprzewodnikowych stosowanych w obwodach elektrycznych + + - - - - - - - - -
M_W003 Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych pojęć dotyczących nieliniowych obwodów elektrycznych i elektronicznych + + - - - - - - - - -
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 obiektów biologicznych (2 godzin)
Model elektryczny układu oddechowego. Analiza czasowa i częstotliwościowa modelu. Analiza działania toru pomiarowego do pomiaru parametrów mechanicznych układu oddechowego.

Auditorium classes:

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 amplitudowo-częstotliwościowych (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.)

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 122 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in auditorium classes 28 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 64 h
Additional information
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 2008.
2. Bolkowski St.,, Brociek W.,, Rawa H., Teoria obwodów elektrycznych. Zadania, WNT, Warszawa 2006.
3. Baranowski J., Kalinowski B., Nosal Z.: Układy elektroniczne, WNT, Warszawa 1994.
4. 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