Uniwersytet w Białymstoku - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Electronics

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 390-ERS-2ELE Kod Erasmus / ISCED: 13.201 / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Electronics
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy: ERASMUS sem. letni 2019-2020
Punkty ECTS i inne: 5.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Wymagania (lista przedmiotów):

Elektryczność i magnetyzm 0900-FS1-2ELM
Rachunek niepewności pomiarowych 0900-FS1-1RNP

Założenia (lista przedmiotów):

Optyka i fale 0900-FS1-2OIF

Założenia (opisowo):

Studenci znają podstawy elektryczności i magnetyzmu oraz wybrane zagadnienia z podstaw optyki.

Tryb prowadzenia przedmiotu:

w sali

Skrócony opis:

Zapoznanie studentów z podstawowymi układami elektronicznymi: analogowymi i cyfrowymi, ich zasadą działania i wykorzystaniem w technice pomiarowej.

Bierne obwody RC. Złącze p-n. Diody.

Wzmacniacze tranzystorowe (bipolarne i unipolarne).

Wzmacniacze operacyjne (podstawowe konfiguracje pracy).

Komparator.

Zasilacze i stabilizatory napięcia.

Elementy techniki cyfrowej (podstawowe układy stosowane w technice cyfrowej- bramki, przerzutniki, liczniki).

Przetworniki c/a i a/c.

Pełny opis:

Profil studiów : ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł Zastosowania Fizyki)

Dziedzina i dyscyplina nauki: Nauki Techniczne, Elektronika

Rok studiów/ semestr: 2 rok / 4 semestr, Fizyka

Wymagania wstępne: Przed rozpoczęciem zajęć student powinien posiadać wiedzę z zakresu elektryczności i magnetyzmu oraz podstaw optyki (znać podstawowe pojęcia i zjawiska) oraz umiejętność opracowywania danych pomiarowych w postaci rachunku niepewności pomiarowych.

Liczba godzin i zajęć dydaktycznych: Wykład 30 godz., Laboratorium 45 godz.

Metody dydaktyczne: wykład, wykonywanie ćwiczeń laboratoryjnych, opracowanie danych pomiarowych, dyskusja otrzymanych wyników, konsultacje, praca własna studenta w domu (m.in. przygotowanie sprawozdania z ćwiczenia).

Punkty ECTS: 5

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach (30 godz.), udział w ćwiczeniach laboratoryjnych (45 godz.), udział w konsultacjach (15 godz.), praca własna studenta w domu (przygotowanie sprawozdań, analiza danych - 20 godz.), przygotowanie do zaliczenia ustnego (15 godz.)

Wskaźniki ilościowe : nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 90 godz., 3,6 ECTS; nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 35 godz., 2 ECTS.

Wykład:

Zapoznanie studentów z podstawowymi układami elektronicznymi: analogowymi i cyfrowymi, ich zasadą działania i wykorzystaniem w technice pomiarowej.

Ćwiczenia laboratoryjne:

Materiał realizowany na zajęciach laboratoryjnych ma charakter praktyczny w stosunku do treści wykładów. Celem ćwiczeń laboratoryjnych jest zapoznanie studentów z działaniem poszczególnych układów elektronicznych, ich charakterystykami, właściwościami oraz prawidłowym użyciem przyrządów pomiarowych.

WYKŁAD

Pojęcia podstawowe.

1. Napięcia zmienne.

2. Uogólnione prawo Ohma (dla prostych elementów biernych).

3. Transmitancja układu.

Bierne elementy elektroniczne.

1. Rezystory i potencjometry - parametry charakterystyczne.

2. Kondensatory - parametry charakterystyczne.

3. Induktory - parametry charakterystyczne.

Bierne obwody RC, RL.

1. Układ dolnoprzepustowy:

- charakterystyka amplitudowa;

- charakterystyka fazowa;

- opis w dziedzinie czasu.

2. Układ górnoprzepustowy:

- charakterystyka amplitudowa;

- charakterystyka fazowa;

- opis w dziedzinie czasu.

3. Bierny filtr pasmowo- przepustowy.

Diody.

1. Materiały półprzewodnikowe,

Złącze p-n (opis analityczny, charakterystyka prądowo-napięciowa).

2. Własności dynamiczne

3. Dioda Zenera.

4. Dioda pojemnościowe.

5. Dioda LED.

6. Fotodioda.

7. Dioda Schottky.

Tranzystory bipolarne.

1. Zasada działania tranzystora.

2. Charakterystyki statyczne.

3. Parametry graniczne.

Wzmacniacze tranzystorowe.

1. Układ ze wspólnym emiterem - parametry.

2. Układ ze wspólnym kolektorem - parametry.

Tranzystory unipolarne : JFET, MOS FET

1. Zasada działania tranzystora.

2. Charakterystyki statyczne.Parametry graniczne.

3. Wzmacniacze na bazie tranzystorów polowych.

4. Porównanie tranzystorów bipolarnych i polowych.

Wzmacniacz operacyjny (WO).

1. Definicja i schemat ogólny.

2. Własności wzmacniacza idealnego.

3. Własności rzeczywistego WO (parametry katalogowe).

4. Podstawowe konfiguracje pracy:

- wzmacniacz odwracający;

- wzmacniacz nieodwracający;

- wtórnik napięciowy;

- wzmacniacz sumujący;

- wzmacniacz różnicowy;

- wzmacniacz całkujący;

- wzmacniacz różniczkujący;

5. Filtry aktywne (pasmowo-przepustowy).

Komparator

1. Definicja i schemat ogólny.

2. Własności komparatora idealnego.

3. Własności komparatora rzeczywistego.

4. Komparator bez histerezy

5. Komparator z histerezą.

6. Generator astabilny.

Układy zasilające.

1. Definicja układu zasilającego; parametry zasilaczy.

2. Schemat blokowy układu zasilającego o działaniu ciągłym.

3. Zasada działania układu zasilającego o działaniu ciągłym.

4. Elementy budowy stabilizatora napięcia ze sprzężeniem zwrotnym.

5. Zasilacz stabilizowany z diodą Zenera.

6. Zasilacz stabilizowany ze stabilizatorem kompensacyjnym.

Elementy techniki cyfrowej.

1. Algebra Boole'a. Podstawowe funkcje logiczne. Przykłady realizacji funkcji złożonych.

2. Parametry charakteryzujące techniki układowe.

3. Analiza wybranych technik układowych używanych do budowy układów cyfrowych.

4. Podstawowe układy stosowane w technice cyfrowej:

- bramki;

- przerzutniki: D, RS, T, JK;

- liczniki;

5. Porównanie układów cyfrowych:

serie: TTL, CMOS; podstawowe parametry.

Przetworniki c/a i a/c.

Zasada działania wybranych przetworników. Parametry.

LABORATORIUM

1.Zapoznanie się z budową i używaniem oscyloskopu wielokanałowego.

2.Badanie filtrów biernych zbudowanych na elementach RC.

3.Wyznaczanie podstawowych parametrów wzmacniaczy tranzystorowych (OE, OC).

4.Badanie wzmacniacza operacyjnego w różnych układach pracy, wyznaczanie parametrów. Analiza

pracy komparatorów (z histerezą i bez) oraz generatora astabilnego.

5.Analiza pracy układów zasilających zbudowanych w oparciu o różne elementy (np. prostownik jednopołówkowy lub dwupołówkowy, itd). Pomiar charakterystyk obciążeniowych układów zasilających.

Charakterystyki prądowo-napięciowe 4 diod: zwykłej, Zenera, LED i Schottky.

6.Realizacja dowolnych funkcji logicznych w oparciu o bramki NAND i NOR. Zaprojektowanie dwóch liczników modulo n w oparciu o układ scalony licznika 7490, 7491. Analiza pracy licznika synchronicznego i asynchronicznego.

7.Zapoznanie się z pracą dwóch przetworników: a/c (metoda kompensacji wagowej) i c/a (z siecią rezystorów o wartościach ważonych) do przetwarzania sygnałów. Szacowanie i analiza błędów cyfrowych i analogowych.

Literatura:

Literatura zalecana:

1.Rusek M., Pasierbiński J., Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009;

2.Watson J., Elektronika, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności , Warszawa 1999;

3.Tietze U., Schenk Ch., Układy półprzewodnikowe, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997;

4.Marciniak W. , Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1984;

5.Nadachowski M., Kulka Z., Analogowe układy scalone, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności , Warszawa 1983;

Literatura dodatkowa:

6.Pieńkos J., Turczyński J., Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności , Warszawa 1986;

7.Kulka Z., Libura A., Nadachowski M., Przetworniki ac i ca, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności , Warszawa 1987;

8.Horowitz P., Hill W. – Sztuka elektroniki , tom 1 i 2., Wydawnictwo Komunikacji i Łączności , Warszawa 1997;

9.Chwaleba A., Moeschke B., Pracownia elektroniczna, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1998;

Efekty uczenia się:

Student:

1. rozumie fundamentalne znaczenie fizyki dla rozwoju technologicznego, gospodarczego i cywilizacyjnego (K_W01; X1A_W01);

2. zna budowę i rozumie fizyczne podstawy działania wybranych podzespołów elektroniki analogowej i cyfrowej K_W27; X1A_W01; X1A_W05);

3. zna budowę wybranych elektronicznych przyrządów pomiarowych i rozumie zasady ich działania (K_W28; X1A_W01; X1A_W05);

4. zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w laboratoriach fizycznych (K_W29; X1A_W06);

5. umie planować i wykonywać proste doświadczenia z zakresu elektroniki, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować (K_U26; X1A_U03);

6. umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z zasobów literatury oraz zasobów Internetu w odniesieniu do zagadnień elektroniki (K_U27; X1A_U07);

7. potrafi pracować w zespole przyjmując w nim różne role, w tym w szczególności rolę kierowniczą, potrafi przyjąć odpowiedzialność za realizowane zadanie zespołowe (K_K02; X1A_K02; X1A_K03);

8. potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach internetu, także w językach obcych (K_K05; X1A_K01)

Metody i kryteria oceniania:

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest wykonanie wszystkich ćwiczeń i ich zaliczenie. Student, legitymujący się usprawiedliwioną nieobecnością, ma prawo odrobić zaległe ćwiczenie w uzgodnionym z prowadzącym terminie. Nieobecność na 50% zajęć laboratoryjnych uniemożliwia otrzymanie zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia na ocenę wykładu jest zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.

Formy pomiaru/oceny pracy studenta:

• zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych;

• ustne zaliczenie na ocenę wykładu.

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-06-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Krystyna Perzyńska
Prowadzący grup: Krystyna Perzyńska
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Wymagania (lista przedmiotów):

Elektryczność i magnetyzm 0900-FS1-2ELM
Rachunek niepewności pomiarowych 0900-FS1-1RNP

Założenia (lista przedmiotów):

Optyka i fale 0900-FS1-2OIF

Tryb prowadzenia przedmiotu:

w sali

Skrócony opis: (tylko po angielsku)

Introduction to the basic electronic circuits: analog and digital, principle of operation and the use of them in measurement technique.

Passive RC circuits - Filters. p-n junction. Diodes.

Transistor Amplifiers (bipolar and unipolar).

Operational Amplifiers (basic configuration work).

Comparator.

Power Supplies and Voltage Stabilizers.

Elements of Digital Technique (basic circuits - gates, flip-flops, counters).

Converters D/A and A/D.

Pełny opis: (tylko po angielsku)

Profile of study: academical

Form of study: full-time

Type of course: obligatory (Module - Physics Applications)

Discipline and discipline of science: Technical Sciences, Electronics

Year / Semester: 2 year / 4th semester, Physics

Prerequisites: Before the course the student should know the Electricity and Magnetism and selected elements of the Optics (know basic concepts and phenomena) as well as the ability to works with a measurement data and estimate measurement uncertainty.

The number of teaching hours: Lectures 30 hours., Laboratory 45 hours.

Teaching methods: lectures, laboratory, discription of measurement data, discussion of the results, consultations, individual student homework (including preparation of the report of labs).

ECTS credits: 5

The student workload: Participation in lectures (30 hrs.), Participation in laboratory (45 hrs.), Participation in the consultations (15 hrs.), The student homework (preparation of the reports, data analysis - 20 hours.), Preparing to oral assessment of lecture (15 hrs.)

Quantitative indicators: student workload connected with direct participation of teacher - 90 hrs., 3 ECTS credits; the workload connected with an independent student works - 35 hrs., 2 ECTS credits.

Lecture:

Basic Principles of Electronics.

Analog signal, Digital signal. DC and AC voltage; Ohm Law, Kirchhoff’s Laws: KCL, KVL; Gain (Transmittance) of circuits.

Passive electronics elements: resistors, capacitors, inductors; parameters.

RC and LR circuits (filters)

Low-pass filter; High-pass filter; Band- pass filters;

Frequency response of simple RC circuits.

Amplification of step voltages and pulses.

Semiconductor materials, crystal structures, basic of quantum theory and band theory.

Introduction to p-n junction theory: electrostatics; ideal p-n diode equation. Non-ideal diode description. DC voltage-current characteristics, temperature effects.

Charge storage and transient behavior. Junction breakdown;

The Zener, Capacitance, LED, Photodiode and other special types of diodes.

Metal-semiconductor junctions: Schottky diodes, non-rectifying contacts, tunneling.

Bipolar Junction Transistors (BJT); principles of operation; derivation of voltage-current and current gain expressions.

BJT amplifiers configurations – OE, OB and emitter follower. (OC) Parameters for different configurations.

Theory of Junction Field Effect Transistor (JFET); dc characteristics and ac performance.

Two-terminal MOS structure, MOS capacitors, flat-band and threshold voltages.

Static MOS transistor (MOSFET), principle of working, its equivalent circuit.

MOSFET biasing and amplifier configurations – CS, CG and CD.

Comparison transistors: BJT and MOSFET.

OpAmp as a Black Box. Negative voltage feedback Analysis of linear applications with OpAmps – inverting and non-inverting, voltage follower, adder and subtracter.

Behavioral description of open loop OpAmp’s gain. Gain-bandwidth exchange in OpAmp circuits. Other OpAmp non-idealities and their impact on application performance.

Analysis of linear applications: OpAmp Integrator, OpAmp Differentiators for integration and differentiation configuration, converter current- voltage

OpAmp RC Active filters. Types of filters. Parameters.

Comparators, principle, parameters. Real comparators, with hysteresis loop, without hysteresis loop; Circuits with positive feedback; The RC oscillator

Power supplies

Basic rectifying circuits, - full wave rectifying circuits.

Smoothing circuits: π- sections filters

Other forms of power supply

Electronic regulation of power supplies.

Digital Logic Elements:

Boolean Logic, Basic Logic function and selected complex functions.

The Basic of Digital circuits:

Logic gates

Flip-flops type: D, RS, T, JK;

Counters - using Flip-flops (binary and BCD counters)

Logic gates; Parameters of logic gate design: e.g. TTL, CMOS

Analysis of selected logic gate design.

Converters D/A and A/D

Principles of working of selected converters; parameters.

Lab :

1. Training with a using tools such as oscilloscopes, multimeters and signal generators.

2. RC and LR circuits (filters). Frequency and gain response of simple RC circuits ( Low-pass and High-pass filters). Gain of step voltages and square-wave pulses.

3. Bipolar Junction Transistors (BJT) amplifiers configurations – OE and OC (Emitter Follower). Configurations of amplifiers - characteristics and parameters.

4. Analysis of linear applications with OpAmps – inverting and non-inverting, voltage follower, adder and subtracter. OpAmp RC Active filters. Comparators with hysteresis loop, without hysteresis loop; Circuits with positive feedback - the RC oscillator

5. Power supplies: Basic rectifying circuits - full wave rectifying circuits. Smoothing circuits: π- sections filters. Electronic regulation of power supplies.

DC voltage-current characteristics of diodes: universal / rectifying, the Zener, LED and the Schottky.

6. Digital Logic Elements: designing of selected complex functions using logic gates. Counters - using Flip-flops (binary and BCD counters).

7. Converters: D/A and A/D; Principles of working of selected converters; Estimating parameters,digital and analog errors..

Literatura: (tylko po angielsku)

1. Agarwal, Anant, and Jeffrey H. Lang. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann Publishers, Elsevier, July 2005. ISBN: 9781558607354.

2. Yang E.S. – Microelectronic devices – McGraw Hill 1988

3. Neamen D.A. – Semiconductor Physic and Devices 3rd ed. – Mc Graw Hill 2002

4. Sze S.M. – Semiconductor Devices: physics and technology, 2nd Edition – Wiley 2002

5. B. Razavi Fundamentals of Microelectronics, Willey, 2008

6. A. Sedra, K.C. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford UP 2010

7. R. Jaeger, T. Blalock, Microelectronic Circuit Design,McGraw Hill 2003

Uwagi: (tylko po angielsku)

To gets assessment of laboratory necessary is to execute all of labs, to prepare reports and oral presentation of results. The absence of 50% of the laboratory makes it impossible to obtain credit from the laboratory.

The assessment of labs is necessary condition to oral assessment of lecture.

Evaluation of student work:

• assessment of labs ;

• oral assessment of lecture.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet w Białymstoku.