Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Analogowe układy elektroniczne 1
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETP-1-306-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Machowski Witold (witold.machowski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł prezentuje podstawowe zagadnienia i przygotowuje do projektowania prostych układów analogowych stosowanych w urządzeniach ICT.

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 zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS dla typowych bloków funkcjonalnych. ETP1A_W08, ETP1A_W16 Egzamin
M_W002 Student zna zasady analizy i projektowania analogowych układów elektronicznych. ETP1A_W05, ETP1A_W13 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. ETP1A_U13 Kolokwium
M_U002 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. ETP1A_U08 Kolokwium
M_U003 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. ETP1A_U12 Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych. ETP1A_K01 Kolokwium
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. ETP1A_K02 Aktywność na zajęciach
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
70 28 28 14 0 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 zna podstawowe rozwiązania układowe w technologii bipolarnej i CMOS dla typowych bloków funkcjonalnych. + + + - - - - - - - -
M_W002 Student zna zasady analizy i projektowania analogowych układów elektronicznych. + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi projektować analogowe układy elektroniczne używając właściwych metod, technik i narzędzi. + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zastosować rozwiązania układowe układów elektronicznych, biorąc pod uwagę kryteria użytkowe i ekonomiczne. + + + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi sformułować specyfikację dla prostych systemów elektronicznych a także dokonać ich weryfikacji. + + + - - - - - - - -
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 i skutki działalności inżyniera, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje. - + + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 155 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 70 godz
Przygotowanie do zajęć 40 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (28 godzin), ćwiczeń laboratoryjnych (14 godzin) oraz ćwiczeń tablicowych (28 godzin).

Wykłady
1. Wprowadzenie. Pojęcia podstawowe – klasyfikacja wzmacniaczy pojęcie impedancji wejściowej i wyjściowej, charakterystyk częstotliwościowych. Układy liniowe i nieliniowe. Metody analizy układów nieliniowych w przybliżeniu liniowym.

2. Wzmacniacz operacyjny jako element opisany behawioralnie. Intuicyjna koncepcja sprzężenia zwrotnego. Analogowe przetwarzanie sygnału i maszyna analogowa jako pierwsze zastosowanie wzmacniacza operacyjnego. Idealny wzmacniacz operacyjny. Konfiguracje pracy wzmacniacza – nieodwracający, odwracający, sumator, układ różniczkujący i całkujący, wtórnik napięciowy. Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny – imperancja wejściowa i wyjściowa, offset i jego dryft, sygnał różnicowy i sumacyjny CMRR. Stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym – koncepcje marginesu wzmocnienia/fazy. Kompensacja wzmacniacza. Wymiana wzmocnienia i pasma. Wzmacniacz pomiarowy.

3. Układy polaryzacji tranzystorów bipolarnych i MOS. Związek między punktem pracy a parametrami modelu małosygałowego. Konfiguracje pracy wzmacniaczy z pojedynczym tranzystorem – wspólny emiter (dren) baza (bramka) kolektor (źródło). Parametry robocze i charakterystyki częstotliwościowe wzmacniaczy WE, WB, WC. Układy wzmacniaczy z obciążeniem dynamicznym. Źródła prądowe i układ kaskody.

4. Wzmacniacz różnicowy w oparciu o parę bipolarną/MOS. Charakterystyki wielko- i małosygnałowe pary różnicowej. Wzmacniacz różnicowy z obciążeniem aktywnym. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza różnicowego. Struktura wewnętrzna wzmacniacza operacyjnego.

5. Elementarna teoria sprzężenia zwrotnego. Topologie sprzężenia zwrotnego. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry wzmacniacza. Układy prostych stabilizatorów napięcia. Generacja drgań w obwodach elektrycznych – przykłady generatorów LC i RC.

Ćwiczenia audytoryjne (28h):

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
5.Układy ze sprzężeniem zwrotnym.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):

Ćwiczenia laboratoryjne:

1.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

2.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.

3.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.

4.Sprawdzian praktyczny
Samodzielne wykonanie przez każdego studenta pomiarów wybranych parametrów zadanych układów elektronicznych.

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 audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Ćwiczenia audytoryjne: ocenę z ćwiczeń audytoryjnych wystawia prowadzący zajęcia na podstawie aktywności na zajęciach (waga 10%) co najmniej dwu sprawdzianów pisemnych waga (łącznie 80%) oraz obowiązkowych zadań domowych (waga 10%)
Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia poprawkowego jest udział przynajmniej w 75% ćwiczeń audytoryjnych.

Ćwiczenia laboratoryjne: do zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych wymagane jest wykonanie wszystkich przewidzianych tematów ćwiczeń oraz pozytywne zaliczenie testu praktycznego, obejmującego elementy procedur pomiarowych wszystkich planowanych ćwiczeń. Student może zostać niedopuszczony do wykonywania tematu w przypadku stwierdzenia rażącej nieznajomości tematyki ćwiczenia i instrukcji jego wykonania stwierdzone przez prowadzącego zajęcia. Niedopuszczenie do ćwiczenia przynosi skutek w postaci nieusprawiedliwionej nieobecność na zajęciach. Zaliczenie ćwiczenia laboratoryjnego następuje po złożeniu sprawozdania lub dyskusji otrzymanych wyników . Ocena ze sprawozdania może być obniżona przez prowadzącego zajęcia za opóźnienie w jego złożeniu. Za terminowe uznaje się złożenie sprawozdanie na kolejnych zajęciach. Warunkiem dopuszczenia do poprawkowego testu praktycznego jest terminowe wykonywanie sprawozdań oraz brak adnotacji o nieprzygotowaniu do jakiegokolwiek z tematów. Ocena ćwiczeń laboratoryjnych jest średnią ważoną ocen za aktywność na zajęciach, sprawozdania oraz kolokwia z tematyki realizowanych ćwiczeń laboratoryjnych.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uprzednie zaliczenie zajęć obowiązkowych wchodzących w skład przedmiotu – ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.

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 audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocenę końcową oblicza się jako średnią ważoną egzaminu (50%) ćwiczeń (22%) laboratorium (22%) i quizzów wykładowych (6%)

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

Ćwiczenia audytoryjne: Każda nieobecność na zajęciach ma być skompensowana złożeniem dodatkowego zadania domowego obejmującego tematykę opuszczonych zajęć.

Ćwiczenia laboratoryjne: Obowiązuje wykonanie i sprawozdanie wszystkich tematów. Tematy zaległe z powodu nieobecności lub niedopuszczenia do ćwiczenia muszą zostać odrobione w terminie ustalonym przez prowadzącego zajęcia laboratoryjne.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

·Znajomość podstaw fizyki półprzewodników oraz zasad działania elementów elektronicznych
·Znajomość metod analizy funkcji jednej zmiennej, rachunku różniczkowego, całkowego oraz macierzowego, liczby zespolone.
·Umiejętność wykonywania pomiarów elektrycznych w zakresie napięć i prądów, stałych i zmiennych.
·Umiejętność korzystania z generatora sygnałów oraz oscyloskopu w pomiarach elektrycznych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura podstawowa:
1.U. Tietze, Ch. Schenk: „Układy półprzewodnikowe”, WNT, Warszawa 2009
2. A. Dobrowolski, Z. Jachna, E. Majda, M. Wierzbowski “Elektronika – ależ to bardzo proste!”, BTC 2013
3. P. Horowitz, W.Hill, “Sztuka elektroniki”, WKiŁ Warszawa, wyd. 9, 2009
4. B. Razavi, “Fundamentals of Microelectronics”, Willey, 2013

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

https://www.bpp.agh.edu.pl/autor/machowski-witold-01217
https://www.bpp.agh.edu.pl/autor/kolodziej-jacek-03935

Informacje dodatkowe:

Brak