Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowania
Strona główna

Kurs Komputerowy O - Komputerowe projektowanie i analiza obwodów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-15KKOB-DW
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0714) Elektronika i automatyzacja Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Kurs Komputerowy O - Komputerowe projektowanie i analiza obwodów
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Znajomość podstawowych praw przepływu prądu elektrycznego.

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot fakultatywny

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.):

- udział w ćwiczeniach – 45

- konsultacje z nauczycielem akademickim- 15


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 30 godz.):

- przygotowanie do ćwiczeń – 15

- czytanie literatury- 5

- przygotowanie do kolokwium - 10


Łącznie: 90 godz. (3 ECTS)


Efekty uczenia się - wiedza:

W1: Ma wiedzę o powiązaniach fizyki z niektórymi obszarami nauki, przydatną do formułowania i rozwiązywania zagadnień inżynierskich; zna podstawy metod numerycznych oraz metrologii; ma wiedzę o pakietach do obliczeń numerycznych oraz technicznych

(realizuje efekt kierunkowy K_W01, K_W02 dla kier. AiR,IS)


W2: Opisuje budowę oraz zasadę działania podstawowych elementów i układów elektronicznych; charakteryzuje układy elektroniki analogowej i cyfrowej, zna podstawowe metody i techniki dotyczące analizy układów

(realizuje efekt kierunkowy: K_W08 dla kier. AiR,K_W03 dla kier. IS, )


W3: Ma wiedzę w zakresie teorii obwodów elektrycznych i teorii sygnałów oraz zna jednostki podstawowe i pochodne układu SI, zna metody i narzędzia stosowane przy rozwiązywaniu zadań z zakresu inżynierii programowania.

(realizuje efekt kierunkowy K_W03, K_W09 dla kier. AiR,, K_W02, K_W06 dla kier. IS )


Efekty uczenia się - umiejętności:

U1:Umie samodzielnie zorganizować i przeprowadzić eksperymenty oraz symulacje komputerowe w procesie projektowania zagadnień inżynierskich, potrafi interpretować wyniki i wyciągać z nich wnioski, potrafi sformułować specyfikację symulowanych układów oraz oprogramowania (realizuje efekt kierunkowy K_U05, K_U09 dla kier. AiR, K_U06, K_U19 dla kier. IS )


U2: Wykorzystuje oprogramowanie PSPICE wspomagające pracę inżyniera, oraz pakiety oprogramowania używane do prezentacji wyników i analizy danych, potrafi skompilować, uruchomić i testować napisany samodzielnie program komputerowy (realizuje efekt kierunkowy K_U02, K_U09, K_U11 dla kier. AiR, K_U08, K_U09 dla kier. IS)


U3: Analizuje układy i proste systemy wykorzystujące przetwarzanie sygnałów (realizuje efekt kierunkowy K_U12 dla kier. AiR, K_U03 dla kier IS)


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1:Ma świadomość posiadanej wiedzy, zna jej ograniczenia i społeczne aspekty praktycznego stosowania zdobytej wiedzy; rozumie potrzebę ochrony praw autorskich i czystości patentowej (realizuje efekt kierunkowy K_K01, K_K03 dla kier. AiR, K_K02, K_K06, dla kier. IS )


K2: Potrafi określać priorytety służące realizacji zadań oraz myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy (realizuje efekt kierunkowy K_K07 dla kier. AiR, K_K05 dla kier. IS)

Metody dydaktyczne:

Ćwiczenia wykonywane samodzielnie przez studentów - samodzielna praca przy stanowisku komputerowym poprzedzona wstępem teoretycznym.

Metody dydaktyczne podające:

- opis
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny

Metody dydaktyczne poszukujące:

- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji
- projektu

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z rysowaniem schematów układów elektrycznych i elektronicznych, symulowanie działania tych układów i tworzenie do nich obwodów drukowanych za pomocą specjalistycznego oprogramowania inżynierskiego (CAD).

Pełny opis:

Program zajęć:

1. Wprowadzenie do projektowania obwodów elektronicznych za pomocą komputera.

1.1. Przedstawienie oprogramowania i jego możliwości.

1.2. Program SPICE i jego następcy - światowy standard w dziedzinie symulacji układów elektrycznych i elektronicznych.

1.3. Rodzaje analiz możliwych do wykonania za pomocą programu SPICE.

1.4. Słowniczek pojęć związanych z projektowaniem układów.

2. Przygotowanie układu do symulacji.

2.1. Sposób przedstawienia schematu elektrycznego w sposób „zrozumiały” dla komputera.

2.2. Ogólne zasady tworzenia listy połączeń.

2.3. Ogólne zasady pisania skryptów sterujących analizami.

3. Rysowanie schematów za pomocą dostępnego oprogramowania.

3.1. Automatyczne tworzenie listy połączeń i skryptów sterujących.

3.2. Biblioteki dostępnych elementów elektronicznych.

4. Analiza DC (stałoprądowa).

4.1. Deklarowanie i stosowania parametrów i wyrażeń.

4.2. Zmienne i parametry analizy DC.

4.3. Stosowanie znaczników (markerów napięcia, prądu, różnicowych) i wizualizacja wyników analizy (program PROBE).

4.4. Przykłady stosowania źródeł prądu i napięcia.

5. Zagnieżdżanie analiz.

5.1. Analiza DC w funkcji dwóch zmiennych.

5.2 .Analiza parametryczna.

6. Analiza AC (zmiennoprądowa małosygnałowa).

6.1. Wyznaczanie pasma przenoszenia filtrów.

6.2. Stosowanie zaawansowanych znaczników (wyznaczanie fazy, części rzeczywistej i urojonej napięć i prądów).

6.3. Wyznaczanie charakterystyk współczynnika wzmocnienia i przesunięcia fazy sygnału w funkcji częstotliwości dla filtrów i prostych wzmacniaczy.

6.4. Wizualizacja wyników, zawansowane funkcje programu PROBE.

7. Łączenie analiz - wyznaczanie rodzin charakterystyk.

8. Analiza TRANSIENT (stanów nieustalonych).

8.1. Źródła sygnału zależnego od czasu.

8.2. Analiza sygnału w funkcji czasu.

8.3. Zastosowanie analizy do układów prostowników, wzmacniaczy i generatorów.

8.4. Podstawy analiz układów cyfrowych.

8.5. Stosowanie warunków początkowych w analizie stanów nieustalonych.

9. Modele rzeczywistych elementów elektronicznych.

9.1. Modele elementów pasywnych, modelowanie zmian oporności w funkcji temperatury.

9.2. Modele elementów półprzewodnikowych stosowanie parametrów modelu w analizach.

10. Projektowanie obwodów drukowanych programy rodziny PCB.

10.1. Podstawy technologii obwodów drukowanych.

10.2. Zasady rozmieszczania ścieżek.

10.3. Obudowy elementów elektronicznych.

11. Własnoręczne wykonanie projektu, narysowanie schematu, wykonanie analiz odpowiednich dla wybranego obwodu, zaprojektowanie płytki drukowanej.

Opisane problemy realizowane na zajęciach mają zapewnić:

- umiejętność rysowania schematów elektrycznych za pomocą wyspecjalizowanego systemu CAD

- umiejętność przeprowadzenia podstawowych symulacji stałoprądowych i zmiennoprądowych obwodów elektrycznych zawierających typowe elementy bierne (rezystory, cewki, kondensatory), czynne (diody i tranzystory), wzmacniacze operacyjne i bramki logiczne za pomocą oprogramowania z rodziny SPICE lub pokrewnych

- zdolność do samodzielnego i szybkiego opanowania obsługi oprogramowania CAD do tworzenia dokumentacji technicznej układów elektrycznych i elektronicznych

- znajomość podstaw projektowania obwodów drukowanych za pomocą systemu CAD. Podstawy teoretyczne do tworzenia bibliotek modeli do bardziej zaawansowanych symulacji obwodów za pomocą SPICE i pokrewnych.

Przykłady obwodów elektronicznych stosowane podczas kursu zostały tak dobrane, aby ich stopień trudności nie zaciemniał głównego celu kursu, czyli nauki symulacji tych układów. Ogromna większość z nich to nieznacznie zmodyfikowane układy wykorzystywane podczas ćwiczeń na Pracowni Elektronicznej I przez studentów I roku.

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. A. Dobrowolski, "Pod maską SPICE'a Metody i algorytmy analizy układów elektronicznych", Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004

2. Z. Zachara, K. Wojtuszkiewicz, "PSpice - przykłady praktyczne", Mikom, W-wa 2000

Literatura uzupełniająca:

1. https://www.seas.upenn.edu/~jan/spice/PSpice_ReferenceguideOrCAD.pdf

2. https://www.montana.edu/aolson/ee503/pspcref.pdf

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

kolokwium- W1, W2, W3, U1,U2, U3, K1, K2

Kryteria oceniania:

Ćwiczenia: np. zaliczenie na ocenę na podstawie dwóch kolokwiów punktowanych po 30 pkt. W sumie do zdobycia 60 pkt.

ndst - <31 pkt (<51%)

dst- 31 - 36 pkt (51 - 60%)

dst plus- 37 - 42 pkt (61 - 70%)

db- 43 - 48 pkt (71 - 80%)

db plus- 49-54 pkt (81 - 90%)

bdb- 55 – 60 pkt (91 - 100%)

Praktyki zawodowe:

nie dotyczy

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.
ul. Jurija Gagarina 11, 87-100 Toruń tel: +48 56 611-40-10 https://usosweb.umk.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-1 (2024-03-12)