2012_Uklady analogowe s2_p1

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: UKŁADY ANALOGOWE
2. Kod przedmiotu:UA
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów:
ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA
(WYDZIAŁ AEII)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: APARATURA ELEKTRONICZNA
9. Semestr: 2
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Jerzy Fiołka
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty specjalnościowe
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki
niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w zakresie: Podstaw Elektrotechniki, Elementów
Elektronicznych, Układów Analogowych, Projektowania Układów Analogowych
16. Cel przedmiotu: Przedmiot jest kontynuacją i rozszerzeniem przedmiotu Układy Analogowe I i II
realizowanego w ramach studiów I stopnia. Ponadto, stanowi on uzupełnienie wiadomości dla treści
przekazywanych na przedmiocie Projektowanie Układów Analogowych. Celem przedmiotu jest
przedstawienie kolejnej grupy zagadnień z obszaru elektroniki analogowej, ze szczególnym
ukierunkowaniem na współczesne, zaawansowane rozwiązania. Dobór tematów stanowi odpowiedź na
potrzeby rozwijających się obecnie trendów w dziedzinie projektowania układów analogowych.
17. Efekty kształcenia:1
Nr
W1
W2
U1
U2
K1
Opis efektu kształcenia
Zna podstawowe metody opisu, projektowania i
analizy układów analogowych
Ma podstawową wiedzę o wzmacniaczach
operacyjnych i ich zastosowaniach, układach z
przełączanymi pojemnościami, pętli PLL,
układach bezpośredniej syntezy częstotliwości
Potrafi zmierzyć charakterystyki stałoprądowe,
czasowe oraz częstotliwościowe układów
Potrafi przeprowadzić pomiary i eksperymenty
służące do praktycznego sprawdzenia zasad
działania badanego układu
Potrafi pracować w zespole
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
1
L. :15
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
Egzamin
Wykład
Egzamin
Wykład
Wykonanie ćw. lab,
kolokwium
Wykonanie ćw. lab,
kolokwium
Laboratorium K2_U09
Wykonanie ćw. lab
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W.: 15
Forma
prowadzenia
zajęć
K2_W01,
K2_W07
K2_W01,
K2_W07,
K2_W11
Laboratorium K2_U09
K2_U10
Laboratorium K2_K01
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 2 z 2
19. Treści kształcenia:
Wykład.
1. Układy z przełączanymi pojemnościami: Wprowadzenie, historia rozwoju. Definicja układu SC.
Zasada działania rezystora SC. Klasyczne struktury rezystorów SC. Sterowanie kluczami.
Przykład analizy: rezystor szeregowy, biliniowy. Symulacje komputerowe: rezystor równoległy,
filtr dolnoprzepustowy. Przedstawienie różnych metod analizy układów SC. Przykłady analizy
integratora oraz jego symulacja, porównanie wyników. Analiza działania układów SC w
dziedzinie częstotliwości. Zastosowania układów SC. Podsumowanie. Przegląd wybranych
układów scalonych wykonanych w technice SC.
2. Wzmacniacze operacyjne: Wprowadzenie, historia rozwoju. Rodzaje wzmacniaczy operacyjnych.
Idealny wzmacniacz napięciowy, podstawowe konfiguracje. Parametry rzeczywistego wzmacniacza
napięciowego, przykładowe wartości. Wzmacniacz operacyjny napięciowy (rzeczywisty) – analiza
układów. Omówienie struktury wewnętrznej układu na przykładzie ua741. Ograniczenia strukturalne
wzmacniacza napięciowego. Omówienie wybranych układów scalonych.
3. Wzmacniacz transimpendacyjny (CFA): idea, cechy, opis działania. Omówienie struktury
wewnętrznej. Metody analizy układów ze wzmacniaczami CFA. Podstawowe konfiguracje,
wyprowadzenie podstawowych zależności. Uwagi praktyczne dotyczące konstruowania układów
wykorzystujących wzmacniacze CFA. Parametry rzeczywistego wzmacniacza CFA, przykładowe
wartości. Zastosowania. Podsumowanie. Omówienie wybranych układów scalonych.
Wzmacniacz transkonduktancyjny (OTA): Uproszczony schemat wzmacniacza. Przykładowe
parametry. Analiza układów ze wzmacniaczami OTA. Typowe zastosowania. Omówienie
wybranych układów scalonych.
4. Źródła sterowane i konwertery impedancji: Rodzaje źródeł sterowanych. Źródło napięcia sterowane
napięciem (VCVS): źródło idealne, przykłady realizacji, źródło rzeczywiste. Źródło napięcia
sterowane prądem (CCVS): źródło idealne, przykłady realizacji, źródło rzeczywiste. Źródło prądu
sterowane napięciem (VCCS): źródło idealne, przykłady realizacji, źródło rzeczywiste. Źródło prądu
sterowane prądem (CCCS): źródło idealne, przykłady realizacji, źródło rzeczywiste. Konwertery
impedancji. Konwerter ujemnoimpedancyjny: podział, przykłady realizacji, analiza. Uogólniony
konwerter impedancji. Żyrator: opis działania, podstawowe równania, praktyczna realizacja.
Zastosowania.
5. Pętla sprzężenia fazowego: Wprowadzenie, historia rozwoju. Rodzaje pętli fazowych. Podstawowe
pojęcia: pulsacja i częstotliwość chwilowa. Schemat układu PLL. Zasada działania. Równania pętli.
Pętla w stanie synchronizacji. Zakres chwytania i trzymania pętli. Filtry pętlowe, przykładowe
realizacje. Generator przestrajany napięciem, przykładowe realizacje. Detektor fazy, przykładowe
realizacje. Zastosowania pętli: generatory stabilizowane kwarcem, powielacz częstotliwości,
dodawanie częstotliwości, modulacja fazy, demodulacja FM i AM.
6. Bezpośrednia synteza częstotliwości: Wprowadzenie, historia rozwoju. Zasada działania. Generator
sterowany numerycznie. Bezpośrednia synteza częstotliwości: schemat układu DDS, koło fazowe,
podstawowe równania i ich interpretacja. Możliwości układów DDS, przykładowe zastosowania.
Filtr wyjściowy, opis działania filtru w dziedzinie częstotliwości. Sposób dołączania obciążenia do
wyjścia. Błędy przetwarzania i ich źródła. Podsumowanie. Omówienie wybranych układów
scalonych.
7. Projektowanie układów mixed-signal – wybrane zagadnienia: Zagadnienia: Cyfrowe i analogowe
przetwarzanie sygnałów. Zjawisko aliasingu, filtr antyaliasingowy: charakterystyka
częstotliwościowa, dobór rzędu filtru, realizacje praktyczne. Próbkowanie zwykłe i nadpróbkowanie.
Kondycjonowanie sygnału wejściowego. Zakres dynamiki sygnału, przykładowe wartości.
Rozdzielczość przetwarzania. Przetworniki A/C: metody przetwarzania, rodzaje przetworników,
podstawowe parametry, charakterystyka przetwarzania, błędy statyczne i dynamiczne. Dołączanie
źródła sygnału wejściowego do przetwornika. Zabezpieczanie wejść przetwornika.
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
Tematy ćwiczeń laboratoryjnych:
1. Wprowadzenie
2. Wzmacniacz transkonduktancyjny (OTA)
3. Pętla fazowa(PLL)
4. Układy z przełączanymi pojemnościami (SC)
5. Źródła sterowane i konwertery impedancji (IC)
6. Wzmacniacze transimpendacyjne (CFA)
7. Modulacja częstotliwości (FM)
8. Kolokwium sprawdzające
20. Egzamin: tak
21. Literatura podstawowa:
1. Tietze U, Schenk Ch.: „Układy półprzewodnikowe”, WNT, 2009
2. Baranowski J, Czajkowski G: „Układy elektroniczne cz.II. Układy analogowe nieliniowe i
impulsowe”, WNT 1998
3. Niedźwiecki M, Rasiukiewicz R, „Nieliniowe elektroniczne układy analogowe”, WNT 1994
4. Korzec Z, Ciota Z: "Układy z przełączanymi pojemnościami", WNT, 1987
22. Literatura uzupełniająca:
1. Filipkowski A: „Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe”, WNT 1995
2. Nosal Z, Baranowski J: „Układy elektroniczne cz. 1 Układy analogowe liniowe” WNT 2003
3. Mulawka J,J. „Układy mikroelektroniczne z przełączanymi pojemnościami”, WkiŁ, 1987
4.
Kulka Z., Nadachowski M.: „Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych” WNT 1986
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
15/10
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
20/25
Suma godzin
50/65
0/0
15/35
24. Suma wszystkich godzin:115
25. Liczba punktów ECTS:2 4
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 2
26. Uwagi:
…………………………….
(data i podpis prowadzącego)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.
Zatwierdzono:
…………………………………………………
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)