Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Simulation of Electronic Circuits
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETE-1-303-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Electronics and Telecommunications
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Machowski Witold (witold.machowski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Course allows the atendees to get acquained with standard simulation tools used for analog circuit analysis design and optimization.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat modelowania elementów i układów elektronicznych oraz rozumie ograniczenia przyjętych modeli matematycznych a przede wszystkim skończona dokładność określenia liczbowego parametrów używanych modeli ETE1A_W01, ETE1A_W03, ETE1A_W05 Kolokwium
M_W002 Student rozumie wzrastającą rolę technik symulacyjnych w praktyce inżynierskiej, zna narzędzia komputerowe do symulacji układów elektronicznych analogowych i cyfrowych realizowanych w technice elementów dyskretnych i scalonej i wie jak ich użyć w celu przeprowadzenia wiarygodnej symulacji ETE1A_W16, ETE1A_W08 Kolokwium
M_W003 Student zna metody automatycznego tworzenia równań obwodowych dla zadanej topologii połączeń elementów. Zna algorytmy numerycznego rozwiązywania zagadnień matematycznych odpowiadających najczęściej wykonywanym analizom układów. ETE1A_W08 Kolokwium
M_W004 Student zna strukturę i zawartość współczesnych pakietów CAD dedykowanych dla układów elektronicznych, rozumie przeznaczenie poszczególnych składników i ich wzajemne powiązania. ETE1A_W08 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi wprowadzić topologię analizowanego układu w postaci tekstowej i z użyciem interfejsu graficznego. Umie przeprowadzić wszechstronne analizy badanego układu z uwzględnieniem zmian parametrów elektrycznych układu np. na skutek starzenia lub rozrzutów statystycznych. Potrafi krytycznie odnieść się do wyników symulacji. ETE1A_U07, ETE1A_U02, ETE1A_U08 Kolokwium
M_U002 Student umie wykorzystać symulator do zadań projektowych ETE1A_U07, ETE1A_U08 Kolokwium
M_U003 Student umie czytać dokumentację używanego programu, znaleźć w niej odpowiednie informacje a także tworzyć dokumentację naukową i techniczną zawierającą wyniki symulacji ETE1A_U02, ETE1A_U04 Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych ETE1A_K01 Kolokwium
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty działalności inżyniera ETE1A_K02 Kolokwium
M_K003 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego ETE1A_K05, ETE1A_K04 Kolokwium,
Sprawozdanie
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
38 14 0 14 10 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat modelowania elementów i układów elektronicznych oraz rozumie ograniczenia przyjętych modeli matematycznych a przede wszystkim skończona dokładność określenia liczbowego parametrów używanych modeli + - + - - - - - - - -
M_W002 Student rozumie wzrastającą rolę technik symulacyjnych w praktyce inżynierskiej, zna narzędzia komputerowe do symulacji układów elektronicznych analogowych i cyfrowych realizowanych w technice elementów dyskretnych i scalonej i wie jak ich użyć w celu przeprowadzenia wiarygodnej symulacji + - - - - - - - - - -
M_W003 Student zna metody automatycznego tworzenia równań obwodowych dla zadanej topologii połączeń elementów. Zna algorytmy numerycznego rozwiązywania zagadnień matematycznych odpowiadających najczęściej wykonywanym analizom układów. + - - - - - - - - - -
M_W004 Student zna strukturę i zawartość współczesnych pakietów CAD dedykowanych dla układów elektronicznych, rozumie przeznaczenie poszczególnych składników i ich wzajemne powiązania. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wprowadzić topologię analizowanego układu w postaci tekstowej i z użyciem interfejsu graficznego. Umie przeprowadzić wszechstronne analizy badanego układu z uwzględnieniem zmian parametrów elektrycznych układu np. na skutek starzenia lub rozrzutów statystycznych. Potrafi krytycznie odnieść się do wyników symulacji. + - + + - - - - - - -
M_U002 Student umie wykorzystać symulator do zadań projektowych - - + + - - - - - - -
M_U003 Student umie czytać dokumentację używanego programu, znaleźć w niej odpowiednie informacje a także tworzyć dokumentację naukową i techniczną zawierającą wyniki symulacji - - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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 działalności inżyniera - - + - - - - - - - -
M_K003 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 38 godz
Przygotowanie do zajęć 21 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 16 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (14h):
Coures is taught with lectures (15hr) and hands-on computers laboratory with conversatory/disscussion class elements (15hr)

Lecture content

1.Concept of model and numerical simulation. Short history of circuit simulators CANCER → SPICE. Review of circuit simulators. SPICE as industrial standard. Berkely SPICE and commercial SPICEs. Orcad/Cadence/PSPICE Package. Auxiliary software tools – schematic editor, graphical postrocessor (PROBE), libraries. Symbolic analisis and tools (3 hr)

2. Working with the netlist mode.DC, AC and TRAN directives Auxilliary analyses (3 hr)

3. Graphical postrocessing. Macros and Measurements. Advanced techniques – sweeping parameters with STEP and Performance analysis. Noise analysis. (3 hr)

4. Models of semiconductor devices – diodes, BJTs, JFETs. MOSFETS. Creating models with Model Editor (formerly PARTS) based on datasheets. (3 hr)

5. Subcircuits, OpAmp macromodel. Controlled sources and behavioral modelling.(1.5 hr)

6. Statistical analysis and manufacturability. Pseudorandom number generators. Yield analysis. Virtual prototyping(1.5 hr)

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):
Laboratory class

1. Getting acquained with the software environment. Analysis of simple RC circuits in frequency and time-domain. Step parametric analysis. Graphical postprocessor. Plotting tuning curves.

2. Miller effect simulation in voltage and transconductance amplifiers. Techniques of calculationg components (Rin/Cin) of input impedane based on simulation results

3. Designing single BJT amplifier with SPCIE. Bias point design, temperature sensitivity analysis. Frequency response and time analysis with sinewave stimulation. THD calculation.

4. OpAmp based circuits simulations. Comparision between full circuit and behavioral model simulation results. Stability issues in feedback circuits. Calculating gain/phase margins.

5. Differential MOSFET pair simulations. Monte Carlo statistical analysis. Impact of mismatch on offset and CMRR analysis.

6. Noise analysis. Advanced noise analysis techniques.

7. Introduction to mixed-signal simulation with PSPICE

Ćwiczenia projektowe (10h):
Videopresentation

Students dividied into 2-3 persons treams as a main task for project part are expected to create short videopresentation showing the simulation tools other than thye get familiar with during laboratory class. Alternatively they can prepare presentation using conventional tools used in the lab class but complexity of the circuit is significantly bigger than that of laboratory exercises. Two meeetings are dedicated for seminar presentation and movie show. Grade from that part is done by the course instructor (80%) as well as mutual team’s evaluation (20%)

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.
  • Ćwiczenia projektowe: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Laboratory instructors take into account individual preparation for subsequent exercises, homeworks (facultative) and final practical test results. Practical test is performed using time limited open-book hands-on exercise using computer with simulator. Student is expected to write short report. Only students, who earned extra poins from homeworks AND lecture quizzes AND have never failed the entrance short tests for individual lab sessions are admitted to single practical final test retake.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia projektowe:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Final grade is calculated based on laboratory assesment (90%) and lecture quizzes (10%). Course grades in accordance with AGH Student bylaws.

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

It is recomended to compensate missing laboratory session with another group whenever student’s time schedule allows. If not the student is expected to prepare an extra homework on the subject according instructor reccomendation.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Mathematic, circuit theory, semiconductor devices background as well as basic skills in analog electronic circuits are required. As a rule this course should be either taken concurently with Analogue Electronic Circuits IETE-1-306-s or by students who have previously completed its equivalent.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

J. O. Attia. PSPICE and MATLAB for electronics : an integrated approach
B. Al.-Hashimi. The Art of Simulation Using Pspice Analog and Digital
G. Roberts, A. Sedra. SPICE for Microelectronic Circuits

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

https://www.bpp.agh.edu.pl/autor/machowski-witold-01217

Informacje dodatkowe:

The staff has improved communications skills, which have been developed during English language trainings in the POWR.03.04.00-00-D002/16 project, carried out by the Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications under the Smart Growth Operational Programme 2014-2020

Classes are conducted using innovative teaching methods developed during 2017-2019 in the POWR.03.04.00-00-D002/16 project, carried out by the Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications under the Smart Growth Operational Programme 2014-2020