Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fundamentals of Electronics
Course of study:
2017/2018
Code:
JFM-1-408-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Medical 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. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
dr inż. Wiącek Piotr (wiacek@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)
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić analizę prostych obwodów prądy stałego i prądu zmiennego. Student potrafi wyliczyć charakterystykę amplitudową i fazową dla prostych czwórników: C-R, R-C, L-C C-L. Student potrafi wyliczyć odpowiedzi obwodów filtrujących na proste wymuszenia w dziedzinie czasu: skok jednostkowy, impuls prostokątny. FM1A_U17, FM1A_U16 Activity during classes,
Examination,
Test
M_U002 Student potrafi przeanalizować proste układy wzmacniające zbudowane na wzmacniaczach operacyjnych oraz potrafi zaprojektować wzmacniacz o zadanych parametrach. FM1A_U17, FM1A_U16 Activity during classes,
Examination,
Test
M_U003 Student potrafi zaprojektować prosty układ logiczny realizujący zadany problem logiki kombinacyjnej. Activity during classes,
Examination,
Test
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o sposobach opisu sygnałów elektrycznych stosowanych w elektronice. Student zna podstawowe metody analizy obwodów elektrycznych prądu stałego i prądu zmiennego. Student rozumie koncepcję i parametry linii transmisyjnej. FM1A_W13, FM1A_W05 Activity during classes,
Examination,
Test
M_W002 Student rozumie koncepcję i parametry wzmacniacza operacyjnego. Student zna założenia i formalizm elementarnej teorii sprzężenia zwrotnego stosowanej do analizy obwodów ze wzmacniaczami operacyjnymi. FM1A_W13, FM1A_W05 Activity during classes,
Examination
M_W003 Student posiada wiedzę na temat podstawowych bramek logicznych. Student rozumie zasadę działania logicznych układów kombinacyjnych i logicznych układów sekwencyjnych. FM1A_W13, FM1A_W05 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
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić analizę prostych obwodów prądy stałego i prądu zmiennego. Student potrafi wyliczyć charakterystykę amplitudową i fazową dla prostych czwórników: C-R, R-C, L-C C-L. Student potrafi wyliczyć odpowiedzi obwodów filtrujących na proste wymuszenia w dziedzinie czasu: skok jednostkowy, impuls prostokątny. - + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi przeanalizować proste układy wzmacniające zbudowane na wzmacniaczach operacyjnych oraz potrafi zaprojektować wzmacniacz o zadanych parametrach. - + - - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi zaprojektować prosty układ logiczny realizujący zadany problem logiki kombinacyjnej. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o sposobach opisu sygnałów elektrycznych stosowanych w elektronice. Student zna podstawowe metody analizy obwodów elektrycznych prądu stałego i prądu zmiennego. Student rozumie koncepcję i parametry linii transmisyjnej. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student rozumie koncepcję i parametry wzmacniacza operacyjnego. Student zna założenia i formalizm elementarnej teorii sprzężenia zwrotnego stosowanej do analizy obwodów ze wzmacniaczami operacyjnymi. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę na temat podstawowych bramek logicznych. Student rozumie zasadę działania logicznych układów kombinacyjnych i logicznych układów sekwencyjnych. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Sygnały w elektronice
Sygnały analogowe, cyfrowe, periodyczne, stochastyczne. Wartość średnia i skuteczna sygnału. Widmo częstotliwościowe sygnału periodycznego – rozwinięcie w szereg Fouriera, widmo częstotliwościowe pojedynczego impulsu, widmowa gęstość mocy.

2. Obwody elektryczne prądu stałego
Analiza obwodów elektrycznych prądu stałego: prawo Ohma, prawa Kirchhoffa, tw. Thevenina/Nortona, zasada superpozycji. Metoda potencjałów węzłowych.

3. Obwody prądu zmiennego
Związki prądowo-napięciowe dla elementów L i C, transformata Laplace’a. analiza obwodów prądu zmiennego przy pomocy transformaty Laplace’a, impedancja zespolona, uogólnione prawo Ohma i prawa Kirchhoffa dla obwodów prądu zmiennego.

4. Charakterystyka amplitudowa i fazowa czwórników
Filtr dolnoprzepustowy – charakterystyka częstotliwościowa i odpowiedź skokowa. Filtr górnoprzepustowy – charakterystyka częstotliwościowa i odpowiedź skokowa.. Filtr pasmowo-przepustowy. Charakterystyki Bodego

5. Linie transmisyjne
Schemat zastępczy i równania dla linii bezstratnej i stratnej. Parametry linii transmisyjnej: impedancja charakterystyczna i czas opóźnienia. Dopasowanie linii transmisyjnej. Współczynnik odbicia

6. Ogólny schemat zastępczy wzmacniacza
Podstawowe konfiguracje i parametry wzmacniaczy: wzmacniacz napięciowy, prądowy, transrezystancyjny, transkonduktancyjny

7. Idealny wzmacniacz operacyjny
Schemat zastępczy i parametry idealnego wzmacniacza operacyjnego. Podstawowe układy oparte na wzmacniaczach operacyjnych: wzmacniacz nieodwracający, odwracający, wtórnik napięciowy,

8. Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych
Wzmacniacz sumujący, wzmacniacz odejmujący, wzmacniacz transrezystancyjny, wzmacniacz ładunkowy

9. Rzeczywiste wzmacniacze operacyjne
Parametry i schematy zastępcze rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych. Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego. Napięcia i prądy niezrównoważenia.

10. Elementarna teoria sprzężenia zwrotniego
Odpowiedź częstotliwościowa wzmacniacza operacyjnego. Pole wzmocnienia. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego i zastosowanie do układów opartych na wzmacniaczach operacyjnych.

11. Stabilność częstotliwościowa układów ze sprzężeniem zwrotnym.
Kryteria stabilności. Margines fazy. Dodatnie sprzężenie zwrotne. Generatory przebiegów sinusoidalnych

12. Komparatory napięcia
Schemat zastępczy i parametry komparatora napięcia. Dyskryminator progowy. Dyskryminator z histerezą. Zastosowania komparatorów.

13. Układy logiki kombinacyjnej.
Tablica prawdy. Systemy kodowania. Podstawowe reguły algebry Boole’a. Podstawowe bramki logiczne.

14. Projektowanie prostych układów kombinacyjnych
Metoda tablic Karnaugh

15. Układy logiki sekwencyjnej
Przerzutniki typu zatrzask (RS, D). Przerzutniki typu flip-flop (JK). Rejestry przesuwne. Liczniki.

Auditorium classes:

1. Obwody elektryczne prądu stałego
Efekty kształcenia:
• Student potrafi zastosować prawa Kirchhoffa do analizy prostych obwodów prądu stałego.
• Student potrafi zastosować tw. Thevenina/Nortona, zasadę superpozycji i metodę potencjałów węzłowych do analizy prostych obwodów prądu stałego.

2. Obwody prądu zmiennego
Efekty kształcenia:
• Student potrafi wyliczyć zastępczą impedancję zespoloną dla prostych obwodów zawierających elementy R, L i C.
• Student potrafi wyliczyć odpowiedź obwodu zawierającego elementy RLC na proste wymuszenia zmienne w czasie.

3. Charakterystyka amplitudowa i fazowa prostych czwórników
Efekty kształcenia:
• Student potrafi wyliczyć charakterystykę amplitudową i fazową dla prostych filtrów: dolno-przepustowych, górno-przepustowych i pasmowo-przepustowych.
• Student potrafi narysować charakterystykę Bodego na podstawie rozkładu biegunów i zer funkcji przenoszenia.

4. Wzmacniacze operacyjne
Efekty kształcenia:
• Student potrafi przeprowadzić analizę prostych obwodów zawierających wzmacniacze operacyjne.
• Student potrafi zaprojektować wzmacniacz o wymaganych parametrach w oparciu o wzmacniacz operacyjny.
• Student potrafi zaprojektować układ realizujący dodawanie/odejmowanie sygnałów analogowych przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych.

5. Układy logiki kombinacyjnej
Efekty kształcenia:
• Student potrafi napisać tablice prawdy dla logicznego problemu kombinacyjnego.
• Student potrafi zminimalizować funkcję logiczną w oparciu o reguły algebry Boole’a.
• Student potrafi zminimalizować funkcję logiczną w za pomocą tablicy Karnough.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 150 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Examination or Final test 2 h
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 4 h
Participation in auditorium classes 30 h
Preparation for classes 28 h
Participation in auditorium classes 28 h
Participation in lectures 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnych ocen z egzaminu i ćwiczeń audytoryjnych. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i z ćwiczeń audytoryjnych ©: OK = 0.6*E + 0.4*C.
Ocena z egzaminu zdanego w drugim terminie jest obliczana według algorytmu:
E = 0.3*2.0 + 0.7*(ocena uzyskana w drugim terminie).
Ocena z egzaminu zdanego w trzecim terminie jest obliczana według algorytmu:
E = 0.2*2.0 + 0.3*2.0 + 0.5*(ocena uzyskana w trzecim terminie).

Prerequisites and additional requirements:

• Wiedza i umiejętności w zakresie matematyki na poziomie szkoły średniej.
• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego w zakresie podstawowym.
• Znajomość fizyki z zakresu elektromagnetyzmu na poziomie podstawowego kursu fizyki.

Recommended literature and teaching resources:

Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WNT, Warszawa 2008.
Osiowski J. Szabatin J.: Podstawy teorii obwodów. WNT, Warszawa 2003.
M. Nadachowski, Z. Kulka, Analogowe układy scalone. Warszawa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1985.
Elementy i układy elektroniczne. Cz. 1 i Cz. 2. pod red. Stanisława Kuty. Kraków, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2000.
P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki Cz. 1 i Cz. i, Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2003.
U.Tietze, Ch.Schenk. Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa 1998.
D. Irvine, R.M. Nelms, Basic Engineering Crcuit Analysis, International Student Version, Ninth Edition, John Willey & Sons Inc. 2008.

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

1. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych.

2. Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych student uzyskuje na podstawie ocen cząstkowych ze sprawdzianów pisemnych przeprowadzanych regularnie w czasie trwania semestru.

3. W razie nieobecności na zajęciach student jest zobowiązany do samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. W przypadkach nieobecności na sprawdzianie studentowi przysługuje możliwość napisania opuszczonego sprawdzianu w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później niż w ciągu dwóch tygodni od daty nieobecności.

4. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 2 zajęcia w danym semestrze, nie uzyskuje zaliczenia i zostaje pozbawiony możliwości poprawkowego zaliczania zajęć.

5. Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia ćwiczeń audtytoryjnych jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania ćwiczń audytoryjnych w terminach ustalonych przez prowadzącego zajęcia.