Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Szumy i zakłócenia w aparaturze elektronicznej
Koordynator przedmiotu:
prof. nzw. dr hab. Janusz Marzec
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
SZAE
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2015/2016
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
100
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
ELKA2 - Elektronika 2 PP - Przyrządy półprzewodnikowe USE - Układy i systemy elektroniczne
Limit liczby studentów:
36
Cel przedmiotu:
Przedmiotem wykładu są metody projektowania niskoszumnych, odpornych na zakłócenia układów elektronicznych.Celem wykładu jest przekazanie studentom umiejętności sprawnego posługiwania się rachunkiem szumów na etapie projektowania układu i zapoznanie z zasadami zwalczania zakłóceń na wszystkich etapach procesu realizacji systemu elektronicznego.
Treści kształcenia:
Treść wykładu: Szumy. Terminologia, opis w dziedzinie czasu i częstotliwości. Fizyczne źródła szumów - szum cieplny, śrutowy. Szumy nadmiarowe (3h). Pasmo szumowe. Szumowa analiza schematów układów. Uniwersalny szumowy schemat zastępczy czwórnika. Inne miary szumów - współczynnik szumów, zastępcza rezystancja i temperatura szumów (3h). Szumy elementów czynnych - tranzystory bipolarne i unipolarne. Szum diody. Szumy wzmacniaczy z wejściami różnych typów (2h). Całkowity zastępczy szum wejściowy - czujnik zbocznikowany rezystancją, pojemnością i obwodem rezonansowym (2h). Pomiar szumów - metoda sinusoidalna i generatora szumów. Pomiar widma szumów (2h), Detekcja sygnału w obecności szumu. Sygnał fotonowy - tryb prądowy i impulsowy. Wzmacnianie lawinowe (2h). Wzmacniacz ładunkowy. Równoważny ładunek szumów. Zliczanie zdarzeń, pomiar amplitudy i czasu w obecności szumu. Chłodzone układy niskoszumne (2h). Zakłócenia. Pojęcie kompatybilności elektromagnetycznej. Taktyka zwalczania zakłóceń. Drogi przenikania zakłóceń - kanały sprzęgające. Metody opisu kanału sprzęgającego - teoria obwodów a teoria pola (4h). Ekranowanie. Zjawisko naskórkowości. Tłumienie odbiciowe i absorpcyjne. Szczeliny w ekranach (2h). Przewody - przenikanie składowej elektrycznej i magnetycznej. Kable ekranowane i linie transmisyjne (2h). Masa sygnałowa. Masa bezpieczeństwa. Definicje masy sygnałowej - ekwipotencjalna i prądowa. Typy systemów masy i zasady projektowania połączeń masy. Pętle połączeń masy - bariery izolacyjne i impedancyjne (4h). Zakłócenia w układach cyfrowych - odporność na zakłócenia i układ cyfrowy jako źródło zakłóceń. Odsprzęganie. Emisja zakłóceń różnicowych (asymetrycznych) i synfazowych (symetrycznych). Projektowanie płytek drukowanych z układami cyfrowymi(2). Treść ćwiczeń: Początkowy fragment ćwiczeń rachunkowych poświęcony jest przypomnieniu i rozszerzeniu wiadomości uzyskanych w trakcie poprzedzających wykładów z układów elektronicznych i przyrządów półprzewodnikowych (czytanie schematów układów analogowych, obliczanie punktów pracy podzespołów, liczenie wzmocnienia i pasma wzmacniaczy). Dalej, obliczane będą szumy prostych przykładów wzmacniaczy. Później realizowane będą obliczenia poziomu szumów i zakłóceń dla typowych sytuacji projektowych występujących przy projektowaniu układów elektroniki medycznej, układów elektroniki jądrowej, dużych systemów akwizycji danych w eksperymentach fizyki wysokiej energii.
Metody oceny:
Kolokwium w trakcie ćwiczeń w połowie semestru. Egzamin pisemny + egzamin ustny dla osób chcących poprawiać ocenę.
Egzamin:
tak
Literatura:
Ott H. W., Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, 2009 (dostępna w bibliotece IRE). Vasilescu G., Electronic Noise and Interfering Signals, Springer, 2005 (dostępna z komputerów PW na http://www.springerlink.com/content/x42474/?p=1a01cdd6f5344de8b8286a50667a0b16&pi=0 ) Ott H. W., Noise reduction techniques in electronic systems, A Wiley-Interscience Publication, 1988. Motchenbacher C. D., Fitchen F. C., Projektowanie elementów i układów elektronicznych niskoszumnych, WNT, 1977. Ott H. W., Metody redukcji zakłóceń i szumów w układach elektronicznych, WNT, 1979. Hasse L., Spiralski L., Szumy elementów i układów elektronicznych, WNT, 1981. Charoy A., Zakłócenia w urządzeniach elektronicznych, WNT, 1999.
Witryna www przedmiotu:
http://eres.elka.pw.edu.pl/eres/wwersje$.startup?Z_ID_PRZEDMIOTU=SZAE&Z_NR_WERSJI=2&Z_CHK=23479
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W1
posiada podstawową wiedzę na temat fizycznych źródeł szumów w układach elektronicznych
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W01
Efekt W2
posiada specjalistyczną wiedzę na temat metod opisu szumów i technik obliczania całkowitego, ekwiwalentnego szumu wejściowego
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W03, K_W06
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W01, T2A_W03, T2A_W07
Efekt W3
posiada specjalistyczną wiedzę na temat mechanizmów generowania i propagowania się zakłóceń
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03
Efekt W4
posiada specjalistyczną wiedzę na temat technik zwalczania zakłóceń w układach i systemach elektronicznych takich jak np: projektowanie masy sygnałowej, ekranowanie, odsprzęganie.
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U1
potrafi, na podstawie znajomości schematu i danych katalogowych podzespołów, obliczyć całkowity, ekwiwalentny szum wzmacniacza
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U08
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U01, T2A_U09
Efekt U2
potrafi zaprojektować skuteczny ekran przeciwzakłóceniowy
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08, K_U10, K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U11, T2A_U17
Efekt U3
potrafi przystąpić do zadania zidentyfikowania krytycznej ścieżki przenikania zakłóceń do systemu elektronicznego
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U10
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U11

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K1
jest świadomy odpowiedzialności ciążącej na projektancie aparatury elektronicznej za zapewnienei niskiego poziomu emitowanych zakłóceń
Weryfikacja: kolokwium + egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_K02
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K07