Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy elektroniki
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFM-1-408-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Medyczna
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
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_W07, FM1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
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_W07, FM1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W003 Student posiada wiedzę na temat podstawowych bramek logicznych. Student rozumie zasadę działania logicznych układów kombinacyjnych i logicznych układów sekwencyjnych. FM1A_W07, FM1A_W03 Aktywność na zajęciach
Umiejętności
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_U07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_U002 Student potrafi przeanalizować proste układy wzmacniające zbudowane na wzmacniaczach operacyjnych oraz potrafi zaprojektować wzmacniacz o zadanych parametrach. FM1A_U07 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_U003 Student potrafi zaprojektować prosty układ logiczny realizujący zadany problem logiki kombinacyjnej. Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
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. - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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.

Ćwiczenia audytoryjne:

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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 4 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 30 godz
Przygotowanie do zajęć 28 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 28 godz
Udział w wykładach 28 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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).

Wymagania wstępne i dodatkowe:

• 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.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

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.