Podstawy Elektroniki Plik

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: PODSTAWY ELEKTRONIKI
2. Kod przedmiotu:
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia niestacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 3,4
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Leszek Dziczkowski
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
13. Status przedmiotu: wybieralny
przedmioty wspólne
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Analiza matematyczna, Fizyka,
Elektrotechnika i Teoria Obwodów. Zakłada się, że student posiada umiejętność rozwiązywania
obwodów elektrycznych.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zasadą działania elementów oraz
układów elektronicznych stosowanych w sprzęcie przemysłowym i powszechnego użytku. Absolwent
powinien umieć zinterpretować i wyznaczyć parametry urządzeń elektronicznych. Po skończeniu kursu
student powinien umiejętnie wykorzystywać sprzęt elektroniczny a nawet zaprojektować proste układy
elektroniczne.
17. Efekty kształcenia:
Nr
W1
W2
W3
U1
U2
U3
U4
Opis efektu kształcenia
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K_W04/3
K_W02/1
K_W04/3,
K_W07/1
Zna zasadę działania większości podstawowych
elementów elektronicznych.
Zna struktury typowych rozwiązań układowych
wykorzystywanych w przemysłowym sprzęcie
pomiarowym i sterującym.
Zna sposoby definiowania i pomiaru podstawowych
parametrów elektrycznych urządzeń elektronicznych
w tym zagadnienia kompatybilności
elektromagnetycznej.
Potrafi wykonać analizę układu elektronicznego,
określić jego własności i obliczyć podstawowe
parametry.
Potrafi zaprojektować prosty układ elektroniczny.
EP
W, L
SP, EP
W, C, L
EP
W, C, L
K_W04/3
K_W07/2
SP
W, C
K_U10/3
SP
W
K_U10/3
Posiada umiejętności obsługi elektronicznych
przyrządów pomiarowych.
Potrafi zaproponować i zrealizować nawet
skomplikowane zadanie metrologiczne.
CL, PS, SP
L
K_U14/3
CL, PS, SP
L
K_U14/3
Potrafi sporządzić dokumentację techniczną z
PS
realizacji powierzonego zadania badawczego i
pomiarowego.
K1
Umie współpracować w grupie realizującej zadania CL
techniczne, przyjmując w niej różne role
K2
Potrafi określić priorytety i kolejność czynności
CL, PS
wykonywanych w celu realizacji wyznaczonych
zadań.
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
U5
W.: 30
Ćw.: 15
L
K_U03/3
L
K_K03/3
L
K_K04/3
L.: 30
19. Treści kształcenia:
Wykład
Elementy fizyki kwantowej, złącze p-n, zasada działania diody, tranzystora bipolarnego, tranzystorów polowych.
Dioda jako element elektroniczny: diody prostownicze, impulsowe, stabilizacyjne, pojemnościowe, fotodiody,
fotoogniwa, schematy zastępcze diod i ich parametry. Tranzystor bipolarny jako element elektroniczny, schemat
zastępczy, układ polaryzacji WB, WE, prądy zerowe, parametry stałoprądowe, parametry graniczne. Model
małosygnałowy tranzystora, schemat zastępczy dla małych przyrostów prądów i napięć, parametry małosygnałowe
tranzystora. Stany pracy: nasycenia, zatkania, aktywny i inwersyjny. Wpływ temperatury na parametry elementów
elektronicznych. Tranzystory polowe (JFET, MOSFET, IGBT): budowa, parametry, stany pracy, schematy
zastępcze, wpływ temperatury na własności tranzystorów polowych.
Wzmacniacz oporowy, własności, obliczanie parametrów. Sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach i ich wpływ na
parametry stałoprądowe, stabilność temperaturową i parametry małosygnałowe. Zniekształcenia nieliniowe i ich
eliminacja.
Wzmacniacz różnicowy: jego parametry i własności. Wzmacniacz operacyjny. Wzmacniacz operacyjny jako
element elektroniczny. Wzmacniacz operacyjny idealny jako model wzmacniacza rzeczywistego. Parametry
wzmacniaczy rzeczywistych. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych: wzmacniacz odwracający, nieodwracający,
różnicowy, sumator, integrator, układ różniczkujący, konwertery impedancji, źródła prądowe i napięcia odniesienia,
prostowniki pomiarowe, układy nieliniowe zrealizowane za pomocą wzmacniaczy operacyjnych i układy mnożące.
Wzmacniacze pomiarowe i ich własności. Układy wejściowe przyrządów pomiarowych i sposoby ich
wykorzystania.
Dynamiczne przekształcanie sygnałów. Układy całkujące RC i aktywne. Sposoby definiowania ich parametrów i
porównywania błędów całkowania. Układy różniczkujące: sposoby realizacji, własności, błędy. Analogowe
regulatory PID. Zniekształcenia liniowe układów elektronicznych, przejście impulsu prostokątnego przez układ
elektroniczny. Elementy techniki impulsowej. Efekt Millera i wpływ tego zjawiska na sposób konstruowania
urządzeń elektronicznych. Sonda oscyloskopu.
Komparatory napięcia, sposoby realizacji pętli histerezy. Przetworniki AC, CA. Układy próbkująco - pamiętające.
Metody przetwarzania w czas i częstotliwość. Dobór właściwego przetwornika.
Wyjściowe układy mocy. Wzmacniacze w klasie A, B, D. Dodatnie sprzężenie zwrotne w układach wyjściowych
mocy.
Układy cyfrowe: Budowa, charakterystyki wejściowe, przejściowe i wyjściowe. Margines zakłóceń, parametry
dynamiczne.
Generatory napięć sinusoidalnych, rezonator kwarcowy, wzorce częstotliwości, zegary urządzeń cyfrowych i
telekomunikacyjnych. Generatory napięć prostokątnych.
Układy zasilające. Prostowniki, stabilizatory napięć, ograniczniki prądu, układy zabezpieczające, przetwornice
impulsowe. Kompatybilność elektromagnetyczna. Izolacja galwaniczna. Bariery optoelektroniczne.
Ćwiczenia
1. Prostowniki diodowe. Punkt pracy tranzystora.
2. Wzmacniacz oporowy, parametry małosygnałowe,
3. Wzmacniacz operacyjny idealny, przykłady zastosowania.
4. Wzmacniacz operacyjny rzeczywisty.
5. Dynamiczne przekształcanie sygnałów, filtry, regulatory.
6. Układy zasilające, kompatybilność elektromagnetyczna.
7. Układy impulsowe i cyfrowe.
8. Projektowanie układów analogowych.
Laboratorium
1. Podstawowe przyrządy pomiarowe - budowa i zasady eksploatacji podstawowych przyrządów pomiarowych w
tym oscyloskop.
2. Diody półprzewodnikowe - pomiary charakterystyk.
3. Tranzystor bipolarny w układzie wspólnego emitera - pomiary charakterystyk, wzmacniacz oporowy.
4. Tranzystory polowe JFET i CMOS - pomiary charakterystyk.
5. Elementy optoelektroniczne - badanie własności elementów i układów izolacji galwanicznej.
6. Tyrystor - badanie własności tyrystorowych układów wykonawczych
7. Układy prostownicze - Badanie własności układów prostowniczych i stabilizatorów.
8. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych - Tworzenie i badanie własności aplikacji wykorzystujących
wzmacniacze operacyjne.
9. Generatory - Tworzenie i badanie własności generatorów.
10. Bramki logiczne - Rejestracja charakterystyk elektrycznych bramek logicznych wykonanych w różnych
technologiach.
20. Egzamin: tak
21. Literatura podstawowa:
1. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe i układy scalone. WNT, W-wa 1996
2. Filipkowski A: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe. WNT, Warszawa 2006
3. Ciążyński W.: Elektronika w zadaniach. Tom I – III. Wyd. PKJS, Gliwice 1999 – 2001
4. Zioło K. (red.): Laboratorium elektroniki I. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 2003
5. Zioło K. (red.): Laboratorium elektroniki II. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 2003
6. Nadachowski M., Kulka Z.: Analogowe układy scalone. WKŁ 1979
22. Literatura uzupełniająca:
1. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G.: Elektronika. WSziP, Warszawa 2007
2. Marciniak W.: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone. WNT, Warszawa 1993
3. Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki, cz. 1 i 2. WKŁ, Warszawa 1997
4. Krykowski K.: Energoelektronika. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 1996
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
15/30
3
Laboratorium
30/45
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
15/45
Suma godzin
90/150
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/30
24. Suma wszystkich godzin: 240
25. Liczba punktów ECTS: 8
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 3
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 4
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)