Podstawy elektroniki dla AiR

Wymagana jest podstawowa wiedza z zakresu elektryczności i magnetyzmu wykładana w ramach Fizyki Ogólnej.

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.):

- udział w wykładach - 30

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 30

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 60 godz.):

- przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych – 10

- przygotowanie do egzaminu - 20

- przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych - 30

Łącznie: 120 godz. (4 ECTS)

W1: Rozumie podstawowe zjawiska fizyczne występujące w obwodach, elementach i urządzeniach elektronicznych - K_W08, K_W09 AiR,

W2: Posiada wiedzę niezbędną do opisu oraz podstawowej analizy i modelowania działania elementów, obwodów oraz analogowych i cyfrowych układów elektronicznych - K_W01, K_W02, K_W03, AiR,

W3: Rozumie rolę doświadczeń w badaniach naukowych jako źródła informacji do opisu zjawisk - K_W03 AiR,

W4: Zna jednostki podstawowe układu SI oraz przedrostki miar układu SI i najważniejsze jednostki pochodne układu SI - K_W03 AiR,

W5: Ma podstawową wiedzę w zakresie niezbędnych elementów teorii niepewności pomiarowych - K_W03 AiR,

W6: Zna i rozumie metody pomiaru podstawowych wielkości charakteryzujących obwody, elementy i układy elektroniczne - K_W02, K_W03 AiR,

W7: Zna najważniejsze metody opracowywania danych pomiarowych i podstawowe narzędzia do ich obróbki - K_W07 AiR,

W8: Posiada podstawową wiedzę w zakresie metod przetwarzania sygnałów -

K_W09 AiR,

W9: Ma świadomość zasad prowadzenia prac laboratoryjnych w sposób celowy, bezpieczny i racjonalny - K_W12 AiR,

U1: Posiada umiejętność podstawowej analizy i modelowania oraz przystępnego przedstawiania zjawisk zachodzących w obwodach elektronicznych - K_U01, K_U06 AiR,

U2: Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie - K_U01 AiR,

U3: Potrafi zastosować jeden z podstawowych pakietów oprogramowania użytkowego do prezentacji wyników i analizy danych - K_U02, K_U07 AiR,

U4: Posiada umiejętności wykonywania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; potrafi opracować wyniki eksperymentów pomiarowych w tym szacować niepewności wyników pomiarów, ma świadomość stosowania przybliżeń w opisie rzeczywistości - K_U10 AiR,

U5: Potrafi przeanalizować i przeprowadzić procedurę pomiarową zgodnie z instrukcją - K_U01, K_U05 AiR,

U6: Potrafi pracować samodzielnie - K_U16 AiR.

K1: Zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia się w obszarze elektroniki - K_K01 AiR,

K2: Potrafi precyzyjnie formułować pytania służące pogłębieniu zrozumienia zagadnień związanych z elektroniką - K_K02 AiR,

K3: Potrafi krytycznie ocenić jakość zgromadzonych danych doświadczalnych -

K_K01 AiR,

K4: Docenia znaczenie rzetelności w pracy laboratoryjnej oraz uczciwości w prezentacji jej wyników - K_K04 AiR,

K5: Ma świadomość o oddziaływaniu prądów i pól elektromagnetycznych na środowisko i zdrowie człowieka i konieczności przeciwdziałania wynikającym stąd zagrożeniom - K_K05 AiR,

Wykład ilustrowany pokazami doświadczalnymi.

Laboratorium z ćwiczeniami praktycznymi.

- pokaz

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład problemowy

- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji

Celem wykładu jest przedstawienie elementarnych zagadnień elektroniki dotyczących badania, wytwarzania i przetwarzania sygnałów elektrycznych oraz opisu i modelowania działania podstawowych elementów i urządzeń elektronicznych.

Wykład obejmuje 30 godzin ilustrowanych pokazami.

Celem zajęć laboratoryjnych jest pogłębienie i utrwalenie wiedzy teoretycznej przez doświadczenia praktyczne nad wybranymi

podstawowymi zagadnieniami elektroniki, przeprowadzane na stanowiskach wyposażonych w specjalnie skonstruowane układy

elektroniczne oraz sprzęt pomiarowy i diagnostyczny niezbędny do ich badania.

Zajęcia obejmują 30 godzin ćwiczeń laboratoryjnych.

Celem wykładu jest przekazanie podstawowej wiedzy dotyczącej wykorzystania podstawowych praw elektryczności i magnetyzmu do

analizy i modelowania prostych obwodów elektrycznych prądu stałego i zmiennego.

Zagadnienia dotyczące układów analogowych: wiadomości z zakresu zasad działania wzmacniaczy elektronicznych, generatorów,

budowy i działania scalonych układów analogowych oraz ich zastosowania, stabilizatory i zasilacze, przetworniki A/C i C/A.

Przedstawiane są również podstawowe wiadomości dotyczące budowy, działania i zastosowania elementów i układów cyfrowych.

Omawiane są następujące zagadnienia:

1) Podstawowe pojęcia elektroniki.

2) Prawa opisujące obwody elektryczne – prawo Ohma, prawa Kirchhoffa.

3) Podstawy analizy fourierowskiej sygnałów elektrycznych.

4) Podstawowe urządzenia pomiarowe i diagnostyczne (w tym oscyloskopy analogowe i cyfrowe).

5) Układy wykorzystujące elementy bierne: R L oraz C, w obwodach prądu stałego i sinusoidalnego.

6) Elementy teorii istotne dla zrozumienia działania elementów półprzewodnikowych.

7) Elementy półprzewodnikowe: złącze p-n, diody półprzewodnikowe i tranzystory. Charakterystyki prądowo-napięciowe, rodziny

charakterystyk, prosta pracy i punkt pracy tranzystora.

8) Wzmacniacze tranzystorowe: wzmacniacz w układzie ze wspólnym emiterem (WE), kolektorem (WK) i bazą (WB), klasy wzmacniaczy

tranzystorowych, wzmacniacze mocy, wzmacniacze rezonansowe z filtrami LC, wzmacniacz różnicowy (tranzystorowy).

9) Obwody nieliniowe - powielanie i mieszanie częstotliwości, modulacja i detekcja.

10) Wzmacniacze operacyjne i ich zastosowania - model idealny, wzmacniacz odwracający, nieodwracający, wtórnik napięciowy,

przetwornik prąd-napięcie, wzmacniacz sumujący i odejmujący, różniczkujący i całkujący, logarytmujący i wykładniczy, filtry aktywne.

Komparatory.

11) Generatory drgań sinusoidalnych – warunek generacji. Generatory LC, kwarcowe, generatory RC.

12) Generatory przebiegów niesinusoidalnych – generator samodławny, bootstrap, generator funkcyjny.

13) Układy przerzutnikowe – przerzutniki bistabilne, monostabilne i astabilne, z tranzystorami nasyconymi i ze sprzężeniem emiterowym.

14) Układy zasilające (liniowe i impulsowe) - transformatory, układy prostujące, stabilizatory napięcia , zasilacze regulowane.

15) Układy cyfrowe – elementy opisu teoretycznego, funkcje i bramki logiczne,

przerzutniki, liczniki, zasady przetwarzania analogowo-cyfrowego,

przetworniki cyfrowo-analogowe (DAC) i analogowo-cyfrowe (ADC).

16) Szumy i zakłócenia w układach elektronicznych, kompatybilność elektromagnetyczna – źródła i rodzaje szumów, zakłócenia i

sposoby ich eliminacji, kompatybilność elektromagnetyczna.

Wpływ pól elektromagnetycznych.

17) Wybrane czujniki wielkości fizycznych – budowa i działanie, przykładowe

układy pomiarowe.

Zajęcia laboratoryjne polegają na wykonaniu określonej liczby ćwiczeń praktycznych na specjalnie przygotowanych stanowiskach doświadczalnych wyposażonych w układy elektroniczne i sprzęt diagnostyczno-pomiarowy. Przygotowanie do zajęć polega na

samodzielnym zapoznaniu się z instrukcją do ćwiczenia i ewentualnym uzupełnieniu wiedzy w oparciu o materiał z wykładu i literaturę.

Badaniu i pomiarom według zaleceń instrukcji poddawane są (gotowe lub montowane przez uczestniczących w zajęciach) obwody i układy

ilustrujące najbardziej podstawowe zagadnienia elektroniki (m. in. filtrowanie, wzmacnianie i generacja sygnałów, stabilizacja i zasilanie,

proste układy nieliniowe, analiza harmoniczna sygnałów). Praca w pracowni jest samodzielna - każde ćwiczenie wykonywane jest przez

jedną osobę - pod opieką prowadzących zajęcia. Następnie, w domu, uczestnicy przygotowują sprawozdania obejmujące opis

obserwacji, opracowane dane pomiarowe z uwzględnieniem niepewności oraz wnioski na temat ich zgodności z oczekiwaniami.

Literatura podstawowa:

1. P. Horowitz, W. Hill "Sztuka elektroniki"

Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 2018

2. U. Tietze, C. Schenk "Układy półprzewodnikowe"

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2009

3. T. Stacewicz, A. Kotlicki "Elektronika w laboratorium naukowym"

Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1994

4. A. Filipkowski "Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe"

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2006

Literatura uzupełniająca:

1. E. Majda, A. Dobrowolski, Z. Jachna, M. Wierzbowski "Elektronika"

Wydawnictwo BTC 2014

2. J. Watson "Elektronika"

Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 2002

3. R. Śledziewski "Elektronika dla fizyków"

Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1984

4. J. Kalisz "Podstawy elektroniki cyfrowej"

Wydawnictwa Komunikacji i Łączności 2015

5. M. Rusek, J. Pasierbiński "Elementy i układy elektroniczne

w pytaniach i odpowiedziach"

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2020

6. J. Rydzewski "Pomiary oscyloskopowe"

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2007

7. A.Charoy "Kompatybilność elektromagnetyczna t. I - IV"

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2000

8. Ch. Platt "Elektronika - Od praktyki do teorii"

Wydawnictwo Helion 2016

Ch. Platt "Elektronika. Od praktyki do teorii. Kolejne eksperymenty"

Wydawnictwo Helion 2014

9. H. Kybett, E. Boysen "Elektronika dla każdego - Przewodnik"

Wydawnictwo Helion 2012

Metody oceniania:

Wykład - egzamin pisemny: W1, W2, W4, W8, U1, K1

Laboratorium: W1 - W9, U1 - U6, K1 - K4

Kryteria oceniania:

Wykład:

Zaliczenie na ocenę na podstawie wyniku egzaminu pisemnego

(ocena - % poprawnych odpowiedzi)

ndst <60%

dst [60% - 70%)

dst plus [70% - 80%)

db [80% - 85%)

db plus [85% - 90%)

bdb [90% -100%]

Laboratorium:

Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych wymaga zapoznania się z niezbędną wiedzą z zakresu elektroniki i opanowanie jej w stopniu umożliwiającym poprawne wykonanie ćwiczeń i opracowanie ich wyników. Dostateczne przygotowanie do wykonania ćwiczenia

kontrolowane jest przez prowadzącego w trakcie zajęć. Stwierdzenie niewystarczającego opanowania niezbędnych zagadnień skutkuje decyzją prowadzącego o niedopuszczeniu uczestnika zajęć do wykonywania ćwiczenia.

Sprawozdania z wykonanych ćwiczeń składane są w terminie kolejnych zajęć. Brak sprawozdania powoduje niedopuszczenie uczestnika

do wykonywania kolejnego ćwiczenia (z wyjątkiem braku spowodowanego nieobecnością na zajęciach). Informacja o wyniku przeglądu sprawozdania podawana jest na kolejnych zajęciach. Zaliczone sprawozdania oceniane są w skali: 5, 4.5, 4.0, 3.5, 3.0; niezaliczone zwracane są autorom do poprawy ze wskazaniem elementów wymagających korekty. Poprawione sprawozdania składane są najpóźniej na drugich kolejnych zajęciach po skierowaniu do poprawy. Ocena poprawionego sprawozdania w skali: 4.0, 3.5, 3.0, 2 ustalana jest w terminie drugich kolejnych zajęć od złożenia. Niezaliczenie sprawozdania (ocena 2) powoduje konieczność wykonania jednego ćwiczenia ponownie (tego samego, lub innego wyznaczonego przez prowadzących zajęcia).

Warunkiem zaliczenia zajęć Podstawy Elektroniki - Laboratorium jest terminowe wykonanie przewidzianej liczby ćwiczeń, uzyskanie pozytywnych ocen wszystkich sprawozdań oraz nieposiadanie nieusprawiedliwionych nieobecności. Ocena końcowa ustalana jest jako średnia arytmetyczna ocen uzyskanych z wykonanych ćwiczeń.

nie dotyczy