- Nazwa przedmiotu:
- Integralność sygnałowa
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Krzysztof Czuba
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny ograniczonego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Elektronika
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne - zaawansowane
- Kod przedmiotu:
- ISYN
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2015/2016
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 30h - wykład
15h - laboratoria
15h - zapoznanie z literaturą przedmiotu oraz narzędziami do analizy problemów przedmiotu
30h - przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych ( w tym udział w czterech dwugodzinnych konsultacjach przed każdym ćwiczeniem)
30h - przygotowanie do kolokwiów (w tym udział w konsultacjach 2x2h)
SUMA: 120h
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 pkt - 30 h wykładu
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1 pkt (prawie) - 15 h ćwiczeń
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Wymagane jest aby student zapoznał się z wiedzą z przedmiotów związanych z budową układów elektronicznych (analogowych, cyfrowych oraz mikrofalowych)
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami integralności sygnałów umożliwiającymi skuteczne projektowanie płyt dla układów elektronicznych wykorzystujących szybkie układy cyfrowe oraz układy analogowe wysokich częstotliwości. Wykład jest ukierunkowany na przekazanie informacji praktycznych, które mogą być niezbędne w praktyce inżynierskiej projektantów współczesnych układów elektronicznych
- Treści kształcenia:
- 1. Wprowadzenie: omówienie konstrukcji i właściwości współczesnych obwodów elektronicznych, pojęcie Integralności Sygnałowej (IS), znaczenie IS dla współczesnych układów elektronicznych, omówienie technik i przebiegu projektowania układów wykorzystywanych dla zapewnienia IS, przypomnienie podstawowych pojęć z zakresu przetwarzania i propagacji sygnałów
2. Propagacja sygnałów oraz linie transmisyjne: Rodzaje linii transmisyjnych wykorzystywanych w konstrukcjach PCB. Parametry fizyczne podłoży. Obliczenia rezystancji, pojemności indukcyjności i impedancji oraz strat w przewodnikach i dielektrykach. Efekt naskórkowy. Propagacja impulsów wzdłuż stratnych linii transmisyjnych.
3. Konstrukcja obwodów drukowanych w ujęciu IS: odbicia sygnałów, poprawne obciążenie linii, dopasowanie impedancji, zasady projektowania ścieżek zwykłych i różnicowych, parametry przejść „via”, struktury typu „bus”. Metody testowania dopasowania impedancji
4. Przesłuchy sygnałów: pojęcie oraz przyczyny powstawania przesłuchów, model sprzężonych linii, metody eliminacji przesłuchów
5. Aspekty kompatybilności elektromagnetycznej: znaczenie praktyczne płaszczyzn masy, pętle sygnałowe i masy, prądy różnicowe i wspólne, analiza dróg prądów powrotnych, redukcja zakłóceń ze źródeł zewnętrznych
6. Zasilanie układów: rozprowadzanie zasilania, płaszczyzny masy, prawidłowa konstrukcja układu warstw „board stackup”, kondensatory blokujące, przetwornice impulsowe i stabilizatory liniowe
7. Parametry i modele elementów elektronicznych w zakresie w.cz.: analiza parametrów w funkcji częstotliwości, rezonanse własne, zakres częstotliwości pracy dla elementów w standardowych obudowach SMD, technika projektowania obwodów drukowanych dla elementów, parametry pasożytnicze doprowadzeń, metody symulacji układów z uwzględnieniem IS
8. Techniki pomiaru parametrów IS: wykres oczkowy, pomiary jitteru, impedancji, przesłuchów i szumów
9. Generacja i synteza sygnałów zegarowych: rodzaje i parametry generatorów sygnałów zegarowych, rozprowadzanie sygnałów w obwodach, układy fanout, synchronizacja sygnałów
- Metody oceny:
- - Oceniana będzie znajomość materiału przekazywanego na wykładach. Dwa kolokwia o charakterze problemowym. Student może korzystać z materiałów wskazanych przez prowadzącego.
- Ocena umiejętności wykorzystania nabytej wiedzy w rozwiązywaniu problemów praktycznych. Na laboratoriach będą krótkie sprawdzany (wejściówki), a po laboratoriach będą oceniane sprawozdania.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- [1] J. Dobrowolski, „Technika wielkich częstotliwości”, Oficyna Wydawnicza PW, 2001
[2] S. C. Thierauf, „High-speed circuit board signal integrity”, Artech House, 2004
[3] S. C. Thierauf, „Understanding signal integrity”, Artech House, 2011
[4] E. Holzman, „ Essentials of RF and microwave grounding”, Artech House, 2006
[5] H. Johnson, M. Graham, „High-speed signal propagation”, Prentice Hall, 2008
[6] E. Bogatin, „Signal integrity simplified”, Prentice Hall, 2003
- Witryna www przedmiotu:
- jeszcze nie istnieje
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil praktyczny - wiedza
- Efekt W03
- Zna rodzaje oraz najwazniejsze przyczyny problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyce projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Poprzez ocenę rozwiązania zadań problemowych na kolokwiach oraz wniosków zamieszczonych w protokołach z laboratoriów
Powiązane efekty kierunkowe:
Powiązane efekty obszarowe:
Profil praktyczny - umiejętności
- Efekt U03
- Przeprowadzić analizę oraz zidentyfikować źródło problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyce projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrkcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane efekty kierunkowe:
Powiązane efekty obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt W01
- Student, który zaliczył przedmiot posiada podstawową wiedzę w zakresie: propagacji i przesłuchów sygnałów w.cz. w nowoczesnych obwodach elektronicznych, odbić sygnałów oraz dopasowania impedancji obwodów, narzędzia i techniki służace do rozwiązywania problemów związanych z propagacją sygnałów w nowoczesnych systemach elektronicznych
Weryfikacja: Ocena wiedzy na podstawie zadań problemowych na kolokwiach
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W04
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W04
- Efekt W02
- Posiada wiedzę z zakresu problematyki konstrukcji nowoczesnych obwodów drukowanych z uwzględnieniem dopasowania impedancji, redukcji przesłuchów, kompatybilności elektromagnetycznej oraz efektywnego zasilania szybkich układów
Weryfikacja: Poprzez rozwiązanie zadań problemowych na kolokwiach
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W03, K_W04, K_W06
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt U01
- Wykonać praktyczne zadania projektowe w zakresie konstruowania nowoczesnych układów analogowych i cyfrowych (propagacja sygnałów, dopasowanie impedancji)
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrkcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U02, K_U08, K_U09
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U02, T2A_U09, T2A_U10
- Efekt U02
- Przeprowadzić analizę oraz zidentyfikować źródło problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyec projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrukcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U01, K_U07, K_U08, K_U09
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U01, T2A_U08, T2A_U09, T2A_U10