Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Analogowe układy elektroniczne 1
Course of study:
2019/2020
Code:
IETP-1-307-n
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
Krajewski Grzegorz (krajewsk@agh.edu.pl)
Module summary

Zadaniem modułu analogowych układów elektronicznych jest nauczenie studentów analizy, projektowania i pomiarów podstawowych układów elektronicznych.

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: is able to
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych ETP1A_K01 Activity during classes,
Test
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje ETP1A_K02 Activity during classes,
Test
Skills: he can
M_U001 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne ETP1A_U08 Test
M_U002 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi; ETP1A_U13 Test
M_U003 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji ETP1A_U12 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS typowych bloków funkcjonalnych, ETP1A_W08, ETP1A_W16 Examination
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy analogowych układów elektronicznych ETP1A_W05, ETP1A_W13 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 18 16 14 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych + + + - - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje + + + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi; + + + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji + + + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS typowych bloków funkcjonalnych, + + + - - - - - - - -
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy analogowych układów elektronicznych + + + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 180 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 h
Preparation for classes 52 h
Realization of independently performed tasks 80 h
Module content
Lectures (18h):

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (18 godzin), ćwiczeń audytoryjnych (16 godzin) oraz ćwiczeń laboratoryjnych (14 godzin).

Wykłady:
1.Układy zasilania tranzystorów – Wybór punktu pracy tranzystora. Statyczne i dynamiczne proste robocze układów wzmacniających. Układy zasilania tranzystorów bipolarnych. Obwody zasilania tranzystorów unipolarnych. Charakterystyka obwodów zasilania w układach scalonych. Źródła stałoprądowe- lustra prądowe proste i kaskodowe na tranzystorach bipolarnych. Lustra prądowe proste i kaskodowe na tranzystorach MOSFET.

2. Wzmacniacze tranzystorowe w różnych konfiguracjach – Klasyfikacja wzmacniaczy. Tworzenie schematów zastępczych wzmacniaczy. Wzmacniacze w konfiguracjach OE, OB, OC oraz wzmacniacze w konfiguracjach OS, OG, OD w zakresie średnich częstotliwości. Wzmacniacze kaskodowe na tranzystorach bipolarnych i MOSFET. Właściwości wzmacniaczy w zakresie dużych częstotliwości. Przykładowe charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza RC w konfiguracji OE w zakresie małych częstotliwości.

3.Sprzężenie zwrotne – Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry robocze wzmacniaczy. Stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym. Przykłady wzmacniaczy z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

4.Wzmacniacze prądu stałego – Wzmacniacz różnicowy – Składowa różnicowa i sumacyjna sygnału. Charakterystyki przejściowe wzmacniaczy na tranzystorach bipolarnych i tranzystorach MOSFET. Analiza małosygnałowa wzmacniaczy. Wzmacniacze z obciążeniem aktywnym. Niesymetryczne wzmacniacze różnicowe – układy: OC-OB, OD-OG. Podstawowe właściwości wzmacniaczy operacyjnych. Budowa wzmacniaczy operacyjnych. Kompensacje charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza operacyjnego. Szybkość zmian napięcia wyjściowego.

5.Liniowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych – Podstawowe konfiguracje wzmacniacza operacyjnego w układach wzmacniających. Układy operacyjne odejmowania i dodawania. Układy całkujące i różniczkujące. Filtry aktywne. Przykłady realizacji filtrów dolno- i górnoprzepustowych drugiego rzędu. Filtry z przełączanymi pojemnościami.

6.Wzmacniacze selektywne LC – Obwody rezonansowe LC. Pojedynczy obwód rezonansowy LC. Obwody rezonansowe sprzężone. Filtry piezoelektryczne. Filtry kwarcowe. Filtry ceramiczne. Przykłady analizy jednostopniowych wzmacniaczy rezonansowych LC. Stabilność wzmacniaczy rezonansowych. Techniki realizacji wzmacniaczy selektywnych w.cz.

7.Stabilizatory o pracy ciągłej – Definicje, parametry i klasyfikacja stabilizatorów.
Stabilizatory parametryczne. Stabilizatory kompensacyjne. Układy zabezpieczeń stabilizatorów. Układy z ograniczeniem i redukcją prądu zwarcia. Zabezpieczenia nadnapięciowe. Zabezpieczenie termiczne. Monolityczne stabilizatory napięcia.

8.Zasilacze impulsowe – Właściwości stabilizowanych zasilaczy impulsowych. Rodzaje stabilizowanych zasilaczy impulsowych. Sterowane konwertery napięcia stałego z wyjściem nieizolowanym od wejścia. Konwertery napięcia stałego z wyjściem izolowanym od wejścia. Układy stabilizacyjne i zabezpieczające impulsowych stabilizatorów napięcia. Przykłady stabilizatorów impulsowych.

Auditorium classes (16h):

Ćwiczenia audytoryjne:
1.Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystorów dyskretnych i w układach scalonych, analiza układów zasilania z zapewnieniem żądanego stopnia stabilizacji od zmian temperatury, napięć zasilających, tolerancji elementów.

2.Analiza parametrów roboczych wzmacniaczy napięciowych, projektowanie wzmacniaczy napięciowych zapewniające żądane parametry robocze.

3. Obliczanie parametrów roboczych dla sygnałów różnicowego, sumacyjnego i charakterystyki przejściowej różnych struktur wzmacniacza różnicowego oraz elementów tych wzmacniaczy dla żądanych parametrów roboczych.

4.Analiza i projektowanie liniowych aplikacji wzmacniacza operacyjnego, projektowanie struktury układu pętli sprzężenia zwrotnego determinującej funkcję układu albo jego charakterystykę amplitudową.

Laboratory classes (14h):

Ćwiczenia laboratoryjne:
1.Projekt oraz pomiary parametrów wzmacniaczy napięciowych – Dobór elementów wzmacniaczy napięciowych dla założonych parametrów roboczych z zapewnieniem maksymalnej amplitudy niezniekształconego sygnału. Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary parametrów roboczych – wzmocnienia napięciowego, wzmocnienia napięciowego skutecznego, rezystancji wejściowej, rezystancji wyjściowej, charakterystyki przejściowej i zniekształceń nieliniowych oraz charakterystyk częstotliwościowych i odpowiedzi impulsowej. Pomiary wpływu elementów wzmacniaczy na powyższe parametry i charakterystyki.

2.Pomiary parametrów różnicowych wzmacniaczy prądu stałego – Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary charakterystyki przejściowej, wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego każdego z badanych rozwiązań układowych.

3.Projekt oraz pomiary parametrów wybranych aplikacji wzmacniacza operacyjnego –
Zaprojektowanie struktury układu pętli sprzężenia zwrotnego determinującej funkcję układu albo jego charakterystykę amplitudową. Projekty układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary wybranych parametrów i charakterystyk zaprojektowanych układów.

4.Sprawdzian praktyczny – Samodzielne wykonanie przez każdego studenta fragmentu jednego z wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych laboratorium oraz egzaminu.
2. Obliczamy średnią arytmetyczną pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych, laboratorium oraz egzaminu.
3. Obliczona średnia jest zaokrąglana zgodnie z zasadami podanymi w Regulaminie Studiów AGH.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Prerequisites and additional requirements:

· Znajomość teorii obwodów w zakresie analizy układów elektronicznych
· Znajomość podstaw teorii półprzewodnikowej oraz elementów elektronicznych
· Znajomość metod analizy funkcji jednej zmiennej, rachunku różniczkowego oraz macierzowego, liczby zespolone.
· Umiejętność wykonywania pomiarów elektrycznych w zakresie napięć i prądów, stałych i zmiennych.
· Umiejętność zastosowania generatora sygnałów oraz oscyloskopu w pomiarach elektrycznych.

Recommended literature and teaching resources:

Literatura podstawowa
1.Praca zbiorowa pod red St. Kuty: Przyrządy półprzewodnikowe i układy elektroniczne cz. I i II", Wyd AGH, Kraków 2000.
2.Baranowski J., Nosal Z.: “Układy elektroniczne cz. I i cz. II”, WNT, Warszawa, 1998
3.Ciążyński W.E.: Elektronika analogowa w zadaniach. Tom 1-8, Gliwice, WPŚl 2010.
4.U. Tietze, Ch. Schenk: „Układy półprzewodnikowe”, WNT, Warszawa 2009
5.A. Filipkowski, “Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe”, WNT Warszawa 2006
6.Z. Nosal, J. Baranowski, “Układy elektroniczne cz. 1; układy analogowe liniowe”, WNT Warszawa 2003

Literatura uzupełniająca
1.Gray P.R., Hurst P.J., Lewis J.H., Meyer R.G.; Analysis and design of analog integrated circuits, 4th ed., Wiley, New York 2001.
2.Allen P.E., Holberg D.R.; “CMOS Analog Circuit Design”, Oxford UP, 2002
3.Baker R.J.: “CMOS”, Wiley, 3rd ed.,IEEE Press, 2010

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

Kuta St., Krajewski G., Jasielski J.: „Układy elektroniczne cz. I i cz. II”, Wyd. AGH, Kraków 1994, 1995.

Additional information:

None