Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EME-1-203-s
Name:
Computation and simulation technique
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
Kłeczek Rafał (rafeczek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
Kłeczek Rafał (rafeczek@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 rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. ME1A_K01 Activity during classes
M_K002 ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego. ME1A_K03, ME1A_K04 Activity during classes
Skills
M_U001 potrafi przygotować plik źródłowy symulacji z użyciem interfejsu tekstowego i graficznego w oparciu o zadaną topologię układu elektronicznego. ME1A_U10, ME1A_U02, ME1A_U07 Activity during classes,
Test
M_U002 potrafi wykorzystać dostępną funkcjonalność symulatora pakietu CAD w celu przeprowadzenia wszechstronnych analiz układowych. ME1A_U10, ME1A_U07 Activity during classes,
Test
M_U003 potrafi zinterpretować wyniki symulacji oraz przygotować dokumentację inżynierską zawierającą wyniki symulacyjne. ME1A_U03 Activity during classes,
Test
M_U004 potrafi zaprojektować wybrane układy elektryczne z zadanymi wymagania projektowymi. ME1A_U09, ME1A_U16 Activity during classes,
Test
Knowledge
M_W001 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie technik matematycznych stosowanych przez oprogramowanie symulacyjne do rozwiązywania układów elektronicznych oraz pokrewnych, interdyscyplinarnych problemów. ME1A_W01 Activity during classes,
Test,
Oral answer
M_W002 ma podstawową wiedzę o obecnych pakietach CAD dedykowanych dla symulacji układów elektronicznych, zna ich podstawowe funkcjonalności i własności. ME1A_W01 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 rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. - - + - - - - - - - -
M_K002 ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi przygotować plik źródłowy symulacji z użyciem interfejsu tekstowego i graficznego w oparciu o zadaną topologię układu elektronicznego. - - + - - - - - - - -
M_U002 potrafi wykorzystać dostępną funkcjonalność symulatora pakietu CAD w celu przeprowadzenia wszechstronnych analiz układowych. - - + - - - - - - - -
M_U003 potrafi zinterpretować wyniki symulacji oraz przygotować dokumentację inżynierską zawierającą wyniki symulacyjne. - - + - - - - - - - -
M_U004 potrafi zaprojektować wybrane układy elektryczne z zadanymi wymagania projektowymi. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 ma uporządkowaną wiedzę w zakresie technik matematycznych stosowanych przez oprogramowanie symulacyjne do rozwiązywania układów elektronicznych oraz pokrewnych, interdyscyplinarnych problemów. + - - - - - - - - - -
M_W002 ma podstawową wiedzę o obecnych pakietach CAD dedykowanych dla symulacji układów elektronicznych, zna ich podstawowe funkcjonalności i własności. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Rola komputera w procesie projektowania i symulacji. Symulacja i eksperyment komputerowy. Ograniczenia i korzyści symulacji komputerowej. Uwagi o komputerowych metodach analizy układów elektronicznych.
Węzłowe metody formułowania równań równowagi obwodów prądu stałego: standardowa i zmodyfikowana metoda węzłowa. Metody rozwiązywania układu liniowych równań algebraicznych: metoda eliminacji Gaussa, metoda dekompozycji Lu.
Analiza stałoprądowa układów nieliniowych: algorytm Newtona-Raphsona, problem zbieżności obliczeń i wymuszania potencjałów startowych.
Małosygnałowa analiza częstotliwościowa: analiza zmiennoprądowa w stanie ustalonym, analiza zniekształceń nieliniowych, analiza szumowa.
Analiza czasowa układów dynamicznych: metody i porównanie algorytmów całkowania numerycznego (algorytmy: Eulera, trapezów, Geara).
Analiza wrażliwości: wrażliwość w analizie układów elektronicznych, analiza Monte Carlo, analiza najgorszego przypadku.
Komputerowe modele elementów układu: modele wybranych liniowych elementów pasywnych i aktywnych, iterowane modele elementów nieliniowych. Składnia języka SPICE opisu układów elektronicznych.
Oprogramowanie do obliczeń i symulacji inżynierskich. Zasady tworzenia skryptów do narzędzi programowych. Dokumentacja inżynierska.

Laboratory classes:

Wprowadzenie do środowiska symulatora SPICE. Przykład podstawowej symulacji i typowych błędów programu.
Zasady opisu elementów układu. Podobwody i ich zastosowania.
Analiza obwodów liniowych prądu stałego.
Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach sinusoidalnych stanie ustalonym.
Analiza stanów nieustalonych i analiza Fouriera w obwodach elektrycznych.
Dyrektywy opcji obliczeniowych.
Modelowanie elementów półprzewodnikowych.
Zaawansowane typy analiz: analiza funkcji przejścia układu, analiza temperaturowa, analiza wrażliwości, analiza Monte Carlo, analiza najgorszego przypadku, analiza szumowa.
Wybrane zagadnienia projektowe.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 77 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 14 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 5 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem koniecznym i wystarczającym do zaliczenia laboratorium jest wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych i zaliczenie wszystkich kolokwiów.
2. Liczba możliwych nieusprawiedliwionych nieobecności na zajęciach laboratoryjnych wynosi 1.
3. Kolokwia oceniane są w systemie punktowym.
4. Korzystanie z niedozwolonych pomocy podczas kolokwium skutkuje brakiem zaliczenia danego kolokwium i otrzymaniem 0 punktów z tego podejścia.
5. Nie ma możliwości poprawy kolokwium, z którego otrzymano co najmniej 50%. Dane kolokwium można poprawiać maksymalnie dwa razy.
6. W przypadku poprawy danego kolokwium do sumy punktów z kolokwiów wliczana jest średnia arytmetyczna punktów zdobytych za dane kolokwium.
7. Prowadzący przyznaje studentowi: 0, 0.5, 1.0 lub 1.5 punktu za aktywność na zajęciach laboratoryjnych.
8. Maksymalna liczba punktów do zdobycia z kolokwiów wynosi 41, a za aktywność na ćwiczeniach laboratoryjnych 9.
9. Ocena końcowa (z ćwiczeń laboratoryjnych) liczona jest w następujący sposób:

Punkty procentowe = (suma punktów z kolokwiów + suma punktów z aktywności na zajęciach) / 50

Punkty procentowe przeliczane są na oceny według regulaminu studiów AGH.

Prerequisites and additional requirements:

Fizyka: podstawowa znajomość zjawisk elektrycznych i magnetycznych. Matematyka: podstawowa znajomość macierzy, liczb zespolonych, rachunku różniczkowo-całkowego. Podstawowa znajomość elementów elektronicznych.

Recommended literature and teaching resources:

1. Dobrowolski A.: Pod maską Spice’a: metody i algorytmy analizy układów elektronicznych. Wydawnictwo BTC, Warszawa 2004.
2. Izydorczyk J.: Pspice. Komputerowa symulacja układow elektronicznych. Helion, 1993. (wersja elektroniczna dostępna za darmo)
3. Walczak J., Pasko M.: Zastosowanie programu SPICE w analizie obwodów elektrycznych i elektronicznych. Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2011.
4. Porębski J., Korohoda P.: SPICE program analizy nieliniowej układów elektronicznych. WNT, Warszawa, 1992, 1994, 1996.

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

R. Kłeczek, P. Gryboś, “FSDR16 – Fast and Low Noise Multichannel ASIC with 5th Order Complex Shaping Amplifier”, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2013, no. 60, 2188 – 2195.

R. Kłeczek, P. Gryboś. R. Szczygieł, “Low power analog readout front-end electronics for time and energy measurements”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, European Science Foundation, Elsevier, 2014, no. 748, 54 – 60.

R. Kłeczek, P. Gryboś, “Tests of a readout front-end electronics for a pixel detector based on inverter amplifier”, IEEE MIXDES 2013, Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, 2013, 273 – 278.

R. Kłeczek, R. Szczygieł, P. Gryboś, P. Otfinowski, K. Kasiński, „Time and Energy Measuring Front-End Electronics for Long Silicon Strip Detectors Readout”, IEEE NSS-MIC 2013, Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, 2013.

Additional information:

brak