Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Analogowe układy elektroniczne 2
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETP-1-401-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
4
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 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 typowych bloków funkcjonalnych ETP1A_W08, ETP1A_W16 Egzamin
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy 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 Udział w konkursach i festiwalach nauki i techniki, promocja wydziału, uczelni
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 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
56 28 0 28 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 typowych bloków funkcjonalnych + - + - - - - - - - -
M_W002 Student zna zasady projektowania i analizy 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 – elektryka, 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 133 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 45 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 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) oraz ćwiczeń laboratoryjnych (28 godzin).

1. Nieliniowe układy elektroniczne – Klasyfikacja i metody generacji funkcji nieliniowych. Wybrane rodzaje analogowych układów mnożących. Komparatory.
2. Układy prostownicze i zasilające. Stabilizatory o działaniu ciągłym i impulsowym.
3. Modulacja i demodulacja. Podstawowe zalety stosowania modulacji przy przekazie sygnałów. Elementarna teoria modulacji AM. Modulacje analogowe i cyfrowe: pasmowe, w paśmie podstawowym. Widmo sygnału zmodulowanego. Zagadnienia mocowe. Modulatory i demodulatory AM -podstawowe rozwiązania układowe – zasada działania oraz podstawowe właściwości. Modulacja i demodulacja częstotliwości i fazy– Elementarna teoria Modulacji FM. Modulacje kąta: FM i PM. Dewiacje fazy i częstotliwości przy modulacjach FM i PM. Widmo sygnału FM. Wykresy wskazowe. Modulacja fazy PM. Widmo sygnału PM. Wrażliwość sygnału FM na zakłócenia i szumy. Zasada działania wybranych modulatorów FM i PM. Detektory FM – wybrane rozwiązania układowe – zasada działania oraz podstawowe właściwości. Wybrane modulacje cyfrowe.
4. Układy prostownicze i zasilające. Stabilizatory o działaniu ciągłym i impulsowym.
5. Przemiana częstotliwości. Zasada działania idealnego mieszacza. Przemiana z zastosowaniem układu mnożącego. Widmo przemiany częstotliwości. Sygnały lustrzane. Mieszanie sumacyjne. Mieszanie iloczynowe. Zasady działania praktycznych układów mieszaczy
6. Wzmacniacze mocy. Specyficzne problemy wzmacniaczy mocy. Odprowadzenie ciepła z tranzystora mocy. Klasy pracy wzmacniaczy (A, B, AB, D). Parametry użytkowe wzmacniaczy mocy. Przykłady realizacji wzmacniaczy mocy.
7. Pętla synchronizacji fazowej PLL. Zasada działania. Właściwości pętli w stanie synchronizacji. Liniowy model pętli fazowej. Procesy synchronizacji pętli PLL. Detektor fazy. Detektor fazowo – częstotliwościowy PFD. Generatory przestrajane napięciem – VCO. Wybrane przykłady zastosowań pętli fazowej. Pętla DLL. Zasada działania. Wybrane przykłady zastosowań
8. Szumy i zakłócenia
9. Scalone przetworniki AC i CA. Próbkowanie i kwantyzacja. Błędy przetwarzania. Układy próbkująco-pamiętające. Wybrane rozwiązania przetworników CA. Wybrane rozwiązania przetworników AC. Przetworniki z próbkowaniem nadmiarowym. Przykłady zastosowań przetworników a/c i c/a. Podstawowe zasady doboru i projektowania przetworników pod kątem założonych parametrów.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

1. Projekt i pomiary wybranych aplikacji nieliniowych wzmacniacza operacyjnego. Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary charakterystyk przejściowych lub pomiary parametrów zaprojektowanych aplikacji nieliniowych wzmacniacza operacyjnego.
2. Projekt oraz pomiary parametrów stabilizatorów napięcia działaniu ciągłym. zaprojektowanie struktur układu stabilizatorów parametrycznego i kompensacyjnych w tym także z wykorzystaniem układów scalonych. Projekty układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary wybranych parametrów – współczynnika stabilizacji napięcia, współczynnika tłumienia tętnień, rezystancji wyjściowe metodą statyczną i impulsową oraz charakterystyki wyjściowej badanych rozwiązań układowych.
3. Zasilacze impulsowe. Projekt układów pomiarowych i przy ich wykorzystaniu pomiary parametrów metodami statycznymi i dynamicznymi. Zdejmowanie charakterystyk i oscyloskopowa obserwacja przebiegów czasowych w rożnych punktach konwertera napięcia stałego z wyjściem izolowanym od wejścia oraz stabilizowanego zasilacza impulsowego. Badanie układów zabezpieczających impulsowych stabilizatorów napięcia.
4. Modulacja i detekcja. Projekt i pomiary układów modulacji i demodulacji amplitudy i częstotliwości oraz przemiany częstotliwości. Modulator FM zbudowany w oparciu o VCO; PLL jako demodulator FM; układy przemiany częstotliwości.
5. Pomiary parametrów i charakterystyk generatora VCO oraz PLL zbudowanej w oparciu o ten generator. Badanie aplikacji zbudowanej pętli fazowej jako powielacza albo dzielnika częstotliwości, modulatora fazy, demodulatora częstotliwości, eliminatora szumu.
6. Zadanie projektowe.
7. Sprawdzian praktyczny – samodzielne wykonanie przez każdego studenta fragmentu jednego z wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych.

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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

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.

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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1.Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz egzaminu.
2. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.
2.Ocenę końcową oblicza się jako średnią ważoną egzaminu (50%), laboratorium (44%) i
quizzów wykładowych (6%)

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

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 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.
· Znajomość teorii liniowych układów elektronicznych

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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
7. P. Horowitz, W.Hill, “Sztuka elektroniki”, WKiŁ Warszawa, wyd. 9, 2009

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

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:

Zajęcia są prowadzone z elementami grywalizacji (quizy wykładowe) oraz metodą WebQuest.

Zajęcia są prowadzone z wykorzystaniem innowacyjnych metod dydaktycznych opracowanych w projekcie POWR.03.04.00-00-D002/16, realizowanym w latach 2017-2019 na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój 2014-2020