Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Wstęp do elektroniki i elektrotechniki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-ISP-WEL Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Wstęp do elektroniki i elektrotechniki
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Podstawy elektroniki )-Elektronika-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

WEL

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych sposobów opisu obwodów elektrycznych. Dotyczy to zwłaszcza obwodów prądu stałego w stanie ustalonym. Kolejnym celem jest przygotowanie studentów do praktycznej realizacji układów oraz interpretacji wyników uzyskiwanych w ramach pomiarów badanych obwodów.

Pełny opis:


Treść wykładu

  1. Sprawy organizacyjne i regulaminowe. (1 godz.) Podstawowe pojęcia i postulaty teorii obwodów skupionych. Prąd, napięcie, moc, wrota, dwójnik, węzeł, masa, element „pływający”. Konwencje oznaczeń i strzałkowania. (1 godz.)
  2. Podstawowe elementy obwodów rezystancyjnych. Opis, parametry i charakterystyki oporów liniowych i nieliniowych. Prawo Ohma. Łączenie oporów. Dwójniki rezystancyjne (zwarcie, rozwarcie, dioda zwarciowo-rozwarciowa, dioda z napięciem progowym i oporem przewodzenia). Źródła niezależne napięciowe i prądowe, idealne i rzeczywiste. Łączenie, równoważność i zamiana źródeł. Źródła idealne a zasilacz stabilizowany. Dzielniki napięciowe i prądowe. Dzielniki obciążone i nieobciążone. Potencjometr. (2 godz.)
  3. Podstawowe prawa teorii obwodów. Podstawowe pojęcia sieciowe (gałąź, węzeł, kontur, rozcięcie, oczko). Prawa Kirchhoffa i zasada Tellegena. Systematyczne układanie równań Kirchhoffa. Zasada kompensacji. Zasada ruchliwości źródeł. Superpozycja i proporcjonalność. Twierdzenia o źródłach zastępczych (Thévenina i Nortona). Pomiar parametrów źródeł i wyznaczanie parametrów źródeł zastępczych. Dopasowanie energetyczne dla prądu stałego. (2 godz.)
  4. Podstawowe sygnały i ich parametry. Sygnał sinusoidalny, trójkątny, prostokątny i impulsowy. Cyfrowy generator funkcyjny. Okres, częstotliwość, faza, faza początkowa, współczynnik wypełnienia, składowa stała, amplituda, wartość międzyszczytowa. Czas trwania i opóźnienie impulsu. Przesyłanie informacji, modulacja. Podstawowe modulacje analogowe i impulsowe. Sygnały nieokresowe (np. nieregularne impulsy, szum). (2 godz.)
  5. Podstawowe przyrządy pomiarowe. Budowa i zasada działania multimetru cyfrowego (woltomierz, amperomierz, omomierz, częstościomierz). Budowa i zasada działania oscyloskopu cyfrowego. Próbkowanie w czasie rzeczywistym i ekwiwalentnym. Sonda do oscyloskopu (jako rezystancyjny dzielnik napięciowy, bez kompensacji częstotliwościowej sondy). Wpływ oporu wewnętrznego przyrządów na pomiar. (2 godz.)
  6. Źródła sterowane. Liniowe źródła sterowane (wszystkie cztery podstawowe rodzaje) idealne i rzeczywiste. Równoważność, zamiana i ruchliwość źródeł sterowanych. Superpozycja w obecności źródeł sterowanych. Idealny wzmacniacz operacyjny i jego podstawowe układy pracy (wzmacniacz odwracający, nieodwracający i wtórnik). Opis zachowania wejścia idealnego wzmacniacza operacyjnego („bezprądowe zwarcie”, masa pozorna). Nulator i norator. (2 godz.)
  7. Przykładowy rzeczywisty element aktywny. Opór sterowany napięciem lub prądem. Uproszczony model obwodowy tranzystora MOS jako klucza. Regeneracja sygnału. (1 godz.) Kolokwium wykładowe 1. (1 godz.)
  8. Podstawowe rezystancyjne obwody nieliniowe. Składanie charakterystyk elementów nieliniowych. Rozwiązywanie obwodów będących połączeniem dwójnika liniowego i nieliniowego. Metoda ruchomej prostej oporu. Metoda rzutowania przebiegu przez charakterystykę. Koncepcja „małego sygnału”. Numeryczne metody wyznaczania punktu pracy dwójnika nieliniowego. Prostownik jedno- i dwupołówkowy. Mostek Graetza. (2 godz.)
  9. Elementy LC. Jakościowy opis koncepcji inercji i jej związku z gromadzeniem energii. (1 godz.) Poprawa kolokwium wykładowego 1. (1 godz.)
  10. Elementy stanów nieustalonych. Ładowanie i rozładowywanie pojemności stałym prądem i stałym oporem, dualizm dla indukcyjności. Przebieg wykładniczy, koncepcja stałej czasowej. Jakościowe pojęcie stanu ustalonego. Klucze idealne, pojęcie komutacji i warunku początkowego. Inercja elementów LC a prawa komutacji. Zachowanie elementów LC w momencie komutacji. Uproszczona metoda analizy stanów nieustalonych w obwodach liniowych pierwszego rzędu przy wymuszeniach stałych. (2 godz.)
  11. Sygnały ciągłe i dyskretne w czasie. Próbkowanie (dyskretyzacja czasu) i kwantowanie (dyskretyzacja wartości) jako podstawowe operacje nad sygnałem analogowym czasu ciągłego. Układy analogowe z czasem ciągłym i dyskretnym. Układy cyfrowe (z czasem dyskretnym). (2 godz.)
  12. Podstawy systemów cyfrowych. Bramki logiczne. Reprezentacja bramki sterowanym źródłem zastępczym. Układy cyfrowe. Korytarzowy włącznik światła a przerzutnik monostabilny. Dzwonek elektryczny a przerzutnik bistabilny. Układy rekonfigurowalne. (2 godz.)
  13. Systemy analogowe a cyfrowe. Porównanie zalet i wad systemów analogowych i cyfrowych. Odporność na szumy i zakłócenia, szybkość działania, pobór mocy, rozmiary, cena. Nieodłączna „analogowość” fizycznych realizacji układów cyfrowych. (1 godz.) Kolokwium wykładowe 2. (1 godz.)
  14. Podstawy układów o stałych rozłożonych. Propagacja fali elektromagnetycznej w próżni, powietrzu i linii długiej (kabel, ścieżka obwodu drukowanego). Rozmiary obwodu skupionego a długość fali elektromagnetycznej. Anteny. (2 godz.)
  15. Podsumowanie. Przegląd przedmiotów kursowych (głównie obwodowych, układowych i sygnałowych) uściślających i rozszerzających w przyszłości przedstawione tu zagad-nienia. (1 godz.) Poprawa kolokwium wykładowego 2. (1 godz.)


Treść ćwiczeń


Przewiduje się zajęcia prowadzone w grupach dziekańskich (do 30 osób), jedną godzinę tygodniowo, łączące cechy:

  • ćwiczeń rachunkowych (na tablicy i z wykorzystaniem środowiska MATLAB, w tym z możliwością szybkiej ilustracji) – zajęcia te stanowią uzupełnienie wykładu, a w ich ramach omawiane będą praktyczne techniki rozwiązywania zagadnień związanych z teorią prezentowaną na wykładzie,
  • pokazów eksperymentów symulacyjnych (z wykorzystaniem symulatorów LTSpice i SapWin oraz środowiska MATLAB).


Na dwóch terminach odbędzie się jednogodzinne kolokwium ćwiczeniowe.


Zakres laboratorium

  1. Zajęcia organizacyjne, szkolenie BHP. (1 godz.)
  2. Multimetr i zasilacz. Zapoznanie się z tworzeniem i czytaniem schematów pomiarowych oraz realizacją układów pomiarowych. Zapoznanie z najbardziej podstawową aparaturą pomiarową (multimetr i zasilacz stabilizowany), zaciski wejściowe multimetru, podłączanie woltomierza i amperomierza. Pomiar bezpośredni i pośredni (z prawa Ohma) prądu. (2 godz.)
  3. Generator i oscyloskop. Obserwacje sygnałów okresowych i demonstracja możliwości pomiarowych oscyloskopu (zapoznanie się z oscyloskopem i generatorem funkcyjnym. Pomiary oscyloskopowe metodą klasyczną i automatyczną. (2 godz.)
  4. Podstawowe elementy i prawa teorii obwodów. Prawo Ohma i opór zastępczy, pomiar oporu będącego elementem większego i/lub pracującego układu. Weryfikacja praw Kirchhoffa. (2 godz.)
  5. Źródła zastępcze Thévenina i Nortona. Pomiar parametrów i obserwacja charakterystyk źródeł zastępczych Thévenina i Nortona. Weryfikacja twierdzeń o źródłach zastępczych. (2 godz.)
  6. Podstawowe układy liniowe. Ładowanie i rozładowywanie pojemności źródłem prądowym i przez opór (w tym opór zerowy i opór wewnętrzny woltomierza i/lub oscyloskopu). Dzielnik napięciowy i prądowy, nieobciążony i obciążony, potencjometr. (2 godz.)
  7. Podstawowe układy nieliniowe. Samodzielne zaprojektowanie, zlutowanie i pomiary małosygnałowe prostego układu zawierającego opornik, diodę LED i kondensator sprzęgający. (2 godz.)
  8. Podstawowe układy o stałych rozłożonych. Czas propagacji impulsu przez krótki i długi kabel 50 Ω, prędkość rozchodzenia się impulsu. Odbicia impulsów od zwarcia i rozwarcia kabla (szpilka wbijana w kabel), pomiary TDR. Odbicia od niedopasowanej impedancji, współczynnik odbicia. (2 godz.)
Literatura:

  1. J. Osiowski, J. Szabatin: Podstawy teorii obwodów, t. I, WNT, Warszawa, 1992 (i późniejsze wydania – w 2016 r. książka została wydana przez PWN).
  2. Praca zbiorowa pod redakcją J. Szabatina i E. Śliwy: Zbiór zadań z teorii obwodów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2015.
  3. P. Borkowski: Przygoda z elektroniką, Helion, Gliwice, 2013.
  4. P. Horowitz, W. Hill: Sztuka elektroniki, cz. 1 i 2, WKŁ, Warszawa, 2018.
  5. Ch. Petzold: Kod. Ukryty język sprzętu komputerowego, WNT, Warszawa, 2002.
  6. Ćwiczenia laboratoryjne ze wstępu do elektroniki i elektrotechniki. Preskrypt na prawach rękopisu. Warszawa, 2020. Aktualizowany co semestr i dostępny jako plik PDF na prywatnej stronie internetowej przedmiotu na Serwerze Studia.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (w trakcie)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Laboratorium, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Nałęcz
Prowadzący grup: Jacek Gambrych, Michał Kalisiak, Bartłomiej Kola, Arkadiusz Lewandowski, Gustaw Mazurek, Marek Nałęcz, Grzegorz Pankanin, Wiktor Porakowski, Maciej Radtke, Maciej Urbański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2021-02-20 - 2021-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Laboratorium, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Nałęcz
Prowadzący grup: Arkadiusz Czuba, Jacek Dusza, Jacek Gambrych, Maciej Grzegrzółka, Marek Nałęcz, Grzegorz Pankanin, Maciej Radtke, Grzegorz Tarapata
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Laboratorium, 15 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Nałęcz
Prowadzący grup: Karol Abratkiewicz, Jacek Gambrych, Bartosz Gąsowski, Maciej Grzegrzółka, Michał Kalisiak, Bartłomiej Kola, Arkadiusz Lewandowski, Marek Nałęcz, Maciej Radtke, Maciej Urbański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.