Kierunek studiów: informatyka Oprac.: Jacek Zientkiewicz
Nazwa przedmiotu: podstawy elektroniki
Rodzaj studiów: dzienne magisterskie
Specjalność: telekomunikacja i sieci komputerowe
Semestr: III, E
Cel zajęć:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami działania elementów półprzewodnikowych, ich charakterystykami, metodami opisu tranzystorów i ich modelami zastępczymi, właściwościami wzmacniaczy RC, układami ze sprzężeniem zwrotnym, wzmacniaczami operacyjnymi, generatorami sygnałów harmonicznych i impulsowych, pętlą fazową PLL i jej modelami oraz monolitycznymi układami PLL.
Program zajęć:
Wykład:
Złącze p-n. Charakterystyki statyczne, układy pomiarowe. Model diody półprzewodnikowej. Dioda pojemnościowa, stabilizacyjna i tunelowa. Parametry i zastosowania diod (2h).
Tranzystor bipolarny: budowa, działanie, właściwości. Charakterystyki statyczne tranzystora w różnych połączeniach. Małosygnałowe schematy zastępcze tranzystora bipolarnego. Wielkosygnałowy model tranzystora (2h).
Klasyfikacja i zastosowanie tranzystorów bipolarnych. Tranzystor unipolarny: właściwości i zastosowanie (2h). Wykorzystanie programów EW (Electronic Workbench) i PSPICE do symulacji elementów półprzewodnikowych (2h).
Podstawowe układy wzmacniające, budowa i właściwości. Charakterystyki częstotliwościowe i impulsowe. Wzmacniacze RC.
Wzmacniacze prądu stałego. Układ różnicowy - tłumienie sygnału wspólnego, właściwości nieliniowe. Wzmacniacze mocy. Zagadnienia energetyczne - moc, sprawność, zniekształcenia sygnałów. Klasy A, B, AB, C (2h).
Sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach. Realizacja ujemnego sprzężenia zwrotnego. Wykorzystanie programu EW i PSPICE do symulacji układów wzmacniających (2h).
Analogowe układy scalone. Przegląd technologii układów scalonych. Klasyfikacja układów scalonych. Interpretacja parametrów i oznaczenia katalogowe. Przykłady realizacji układów scalonych. (2h).
Właściwości idealnego i rzeczywistego wzmacniacza operacyjnego. Podstawowe układy pracy wzmacniacza operacyjnego (2h).
Kompensacja niezrównoważenia i charakterystyk częstotliwościowych. Budowa wzmacniacza operacyjnego: wzmacniacz różnicowy, źródło prądowe, układ Darlingtona, układy przesuwające poziom, stopnie wyjściowe (2h).
Parametry, klasyfikacja i zastosowania, monolitycznych wzmacniaczy operacyjnych. Wykorzystanie programu EW i PSPICE do symulacji obwodów z układami scalonymi (2h).
Generatory sygnałów harmonicznych. Układy drgań sinusoidalnych typu LC. Generatory Meissnera, Hartleya, Colpittsa. Stabilizacja częstotliwości. (2h).
Generatory sygnałów impulsowych. Generatory drgań relaksacyjnych typu VCO. Symulacja komputerowa układów generacyjnych (2h).
Układy z synchroniczną pętlą fazową (PLL). Zasada synchronizacji synfazowej. Model liniowy pętli fazowej. Detektor fazowy. Procesy dochodzenia do synchronizmu. Monolityczne układy PLL. Zastosowania (2h).
Filtry aktywne. Realizacja charakterystyk Butterwortha, Czebyszewa i Bessela. Symulacja komputerowa filtrów o maksymalnie płaskiej charakterystyce amplitudowej oraz o liniowej charakterystyce fazowej (2h).
Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. Symulacja próbkowania, kwantyzacji i zniekształceń w procesie przetwarzania A/D, D/A (2h).
Program ćwiczeń rachunkowych:
Analiza graficzna i numeryczna charakterystyk wybranych elementów półprzewodnikowych i układów elektronicznych, mająca na celu rozwinięcie i pogłębienie wiedzy, w tym również wiedzy potrzebnej do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych.
Program ćwiczeń laboratoryjnych:
W ramach laboratorium prowadzone będą pomiary wybranych zagadnień z wykładu, a w szczególności: charakterystyk statycznych i właściwości impulsowych tranzystorów bipolarnych, charakterystyk częstotliwościowych podstawowych układów wzmacniających, charakterystyk zewnętrznych stabilizatorów napięcia, właściwości wzmacniaczy mocy klasy A i AB, wzmacniaczy operacyjnych, generatorów sygnałów harmonicznych oraz impulsowych.
Literatura pomocnicza:
P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1998.
B. Pióro, M. Pióro, Podstawy elektroniki cz. 2, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1999.
P. E. Gray, C. L. Searle, Podstawy elektroniki, Państwowe Wydawnictwa Naukowe, Warszawa, 1989.
4. W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
U.Tietze, Ch.Schenk, Układy półprzewodnikowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
A. Guziński, Liniowe elektroniczne układy analogowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995.
J. Izydorczyk, PSPICE, Komputerowa symulacja układów elektronicznych, Wydawnictwo Helion, 1998.
PSPICE 9.1, Student's Version - np. PC World Komputer (77-78), 02/2001.