Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Elementy i układy elektroniczne
Koordynator przedmiotu:
Andrzej PFITZNER
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - podstawowe
Kod przedmiotu:
ELIU
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
130 Uzasadnienie: Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta: - udział w wykładach: 15 x 3 h = 45 h, - przygotowanie do wykładów (przejrzenie materiałów z wykładu i literatury): 12 x 1.5 h = 18 h - przygotowanie do sprawdzianów wykładowych (przejrzenie materiałów z wykładu i literatury, rozwiązanie zadań treningowych, udział w konsultacjach): 6 + 14 + 2 = 22 h - udział w zajęciach projektowych (z udziałem prowadzącego): 15 h - przygotowanie do zajęć projektowych i realizacja zadań projektowych (praca własna, udział w konsultacjach): 28 + 2 = 30 h - przygotowanie do egzaminu (praca własna i udział w konsultacjach): 9 + 1 = 10 h Łączny nakład pracy studenta wynosi zatem: 45 + 18 + 22 + 15 + 30 + 10 = 130 h
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:
  • Wykład45h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowe wiadomości z zakresu teorii obwodów TO oraz fizyki półprzewodników ELCS.
Limit liczby studentów:
100
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów z charakterystykami, modelami i parametrami półprzewodnikowych elementów elektronicznych oraz z rodzajami, parametrami i metodami analizy podstawowych układów analogowych i wybranych układów impulsowych w zastosowaniach cyfrowych. Nabycie umiejętności analizy i projektowania prostych układów metodami elementarnymi i z wykorzystaniem symulacji komputerowej.
Treści kształcenia:
Treść wykładu: 1. Wprowadzenie: Fazy procesu projektowania systemu elektronicznego i sposoby reprezentacji. Style projektowania i metody CAD. Przypomnienie parametrów czwórników. 2. Diody półprzewodnikowe: Podsumowanie właściwości złącza p-n. Modele diody półprzewodnikowej, parametry stałoprądowe i małosygnałowe. Konstrukcje i zastosowania: diody Zenera, dioda Schottky'ego, prostowanie, stabilizacja napięcia, detekcja, przełączanie, układy odcinające i przesuwania napięcia odniesienia. 3. Tranzystory złączowe bipolarne (BJT): Przypomnienie zasady działania, konfiguracje, charakterystyki statyczne, modele, parametry stałoprądowe i małosygnałowe. Tranzystor bipolarny w układzie wzmacniacza: układy polaryzacji - stabilizacja punktu pracy, parametry robocze, ograniczenia częstotliwościowe. Właściwości w różnych konfiguracjach. Tranzystor bipolarny jako sterowane źródło prądowe. Przełączanie tranzystora bipolarnego: przebiegi czasowe, fazy przełączania, inwerter. 4. Tranzystory polowe (FET): Przypomnienie zasady działania tranzystora polowego złączowego (JFET) oraz tranzystora polowego MOS (MOSFET), charakterystyki statyczne, modele, parametry stałoprądowe i małosygnałowe, zastosowania. Tranzystory polowe w układzie wzmacniacza: układy polaryzacji i stabilizacja punktu pracy dla tranzystorów z kanałem zubożanym i wzbogacanym, parametry robocze, ograniczenia częstotliwościowe. Tranzystor unipolarny jako sterowane źródło prądowe. Przełączanie: inwerter CMOS, przebiegi czasowe, fazy przełączania. Podstawowe układy analogowe 5. Wzmacniacz różnicowy: zasada działania, parametry, charakterystyki. Źródła prądowe i napięciowe. Układ Darlingtona. 6. Wzmacniacze operacyjne: Zasada działania, parametry, realizacja sprzężenia zwrotnego. Zastosowania: analogowe operacje matematyczne, wtórnik, układy z nieliniowym sprzężeniem zwrotnym, komparator, przerzutnik Schmitta. 7. Zasada działania stopni wyjściowych i wzmacniaczy mocy: klasy pracy, zniekształcenia, parametry, realizacje na tranzystorach komplementarnych. 8. Układy zasilające i stabilizujące (zasilacz sieciowy ze stabilizacją liniową). 9. Układy impulsowe i cyfrowe: Realizacje układowe funkcji logicznych: podstawowe bramki cyfrowe, charakterystyki przejściowe, opóźnienia, rodzaje przerzutników, realizacja scalonych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych. Przetworniki C/A i A/C. 10. Zarys realizacji fizycznej układów scalonych: Specyfika układów scalonych. Realizacje elementów aktywnych i biernych. Elementy pasożytnicze. Tendencje rozwoju mikroelektroniki. Zakres projektu Zadania projektowe realizowane są z wykorzystaniem elementarnych metodanalitycznych oraz symulacji komputerowej (obliczenia parametrów icharakterystyk). Ich tematyka koncentruje się na następującychelementach i układach: Proj1: Dioda półprzewodnikowa Proj2: Tranzystor (bipolarny i MOS) Proj3: Wzmacniacz z tranzystorem bipolarnym Proj4: Układ różnicowy Proj5: Liniowe zastosowania wzmacniacza operacyjnego Proj6: Bramki cyfrowe
Metody oceny:
Zadania projektowe są oceniane w skali 36 punktów, w tym: - w zakresie elementów półprzewodnikowych - 12 pkt. - w zakresie układów elektronicznych - 24 pkt. Zadania kolokwialne oceniane są w skali 24 punktów, w tym: - I sprawdzian na wykładzie (15 - 20 min) - 8 pkt. (układ prostego wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym) - II sprawdzian na wykładzie (45 min) - 16 pkt. (układ róźnicowy i wzmacniacz operacyjny) Egzamin z całości materiału jest oceniany w skali 40 punktów. Łącznie można uzyskać 100 punktów, które przeliczane są na stopnie wg standardowych proporcji.
Egzamin:
tak
Literatura:
Podstawowe: 1. A. Filipkowski, Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe. WNT, 1995. 2. W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone. WNT, 1984. 3. J. Baranowski i in., Układy elektroniczne, cz. I - III. WNT, 1998. 4. Praca zbiorowa, Elementy i układy elektroniczne, projekt i laboratorium. WPW, 2007. 5. J. Porębski, P. Korohoda. SPICE program analizy nieliniowych układów elektronicznych. WNT, 1996 Uzupełniające: 6. U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT 1998 7. P. Horowitz, P. Hill, Sztuka elektroniki, WKiŁ 1994 8. M.Rusek, J.Pasierbiński, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach. WNT, 2006
Witryna www przedmiotu:
https://studia.elka.pw.edu.pl/pl/11Z/ELIU.D
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
Ma podstawową wiedzę o właściwościach i modelach elektrycznych elementów półprzewodnikowych: diod, tranzystorów bipolarnych i polowych, w tym w układach scalonych
Weryfikacja: Ocena wyników egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W2
Ma podstawową wiedzę o zastosowaniach i parametrach tranzystorów w układach wzmacniacza oraz metodach ich analizy dla różnych układów polaryzacji opis
Weryfikacja: Ocena wyników sprawdzian I, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W3
Ma podstawową wiedzę o konstrukcji i metodach analizy oraz zastosowaniach wzmacniaczy operacyjnych
Weryfikacja: Ocena wyników sprawdzian II, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W4
Ma podstawową wiedzę o realizacji i parametrach źródeł prądowych i napięciowych, układów zasilających i stabiizacyjnych oraz wzmacniaczy mocy
Weryfikacja: Ocena wyników egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W5
Ma podstawową wiedzę o układowych realizacjach funkcji logicznych oraz zasadach działania przetworników analogowo-cyfrowych
Weryfikacja: Ocena wyników egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
Potrafi wyznaczać parametry podstawowych modeli elektrycznych diod, tranzystorów bipolarnych i polowych dla analizy obwodowej
Weryfikacja: Ocena wyników Proj1, Proj2, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U2
Potrafi analizować i projektować proste układy wzmacniaczy tranzystorowych
Weryfikacja: Ocena wyników Proj3, sprawdzian I, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U3
Potrafi analizować i projektować proste układy różnicowe i liniowe wzmacniacze operacyjne
Weryfikacja: Ocena wyników sprawdzian II, Proj4, Proj5, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U4
Potrafi wyznaczać parametry wzmacniaczy mocy
Weryfikacja: Ocena wyników egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U5
Potrafi analizować proste układowe realizacje funkcji logicznych
Weryfikacja: Ocena wyników Proj6, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: