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

Teoria obwodów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103E-ELxxx-ISP-TOB Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Teoria obwodów
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:

TOB

Numer wersji:

5

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych sposobów opisu sygnałów i obwodów elektrycznych w dziedzinie czasu i częstotliwości. Dotyczy to

zwłaszcza obwodów prądu zmiennego w stanie ustalonym oraz nieustalonym. Kolejnym celem jest przygotowanie studentów do praktycznej realizacji układów oraz interpretacji wyników uzyskiwanych w ramach pomiarów badanych obwodów.

Pełny opis:

WYKŁADY: (30h)

  1. Sprawy organizacyjne i regulaminowe. – 1h. Reaktancyjne elementy elektryczne (C, L, M). Gromadzenie energii w elementach reaktancyjnych. Bezstratność. Klasyfikacja elementów. – 1h
  2. Metoda amplitud zespolonych (metoda wskazowa). Prawa teorii obwodów w zapisie zespolonym. Pojęcie immitancji i wskazowego schematu zastępczego. Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach sinusoidalnych. – 2h
  3. Wykresy wskazowe.Wartość skuteczna. Moce w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego: czynna, bierna, pozorna i zespolona. Zasada Tellegena. – 2h
  4. Obwody rezonansowe: szeregowy i równoległy, wzmianka o obwodach dwugałęziowych, w tym z dzieloną reaktancją. Parametry i charakterystyki obwodów: uniwersalna krzywa rezonansowa, warunki rezonansu, pulsacja charakterystyczna, opór charakterystyczny, dobroć i pasmo. – 2h
  5. Dopasowanie na maksimum mocy czynnej dla prądu sinusoidalnie zmiennego. Transformator idealny jako graniczny przypadek indukcyjności sprzężonych. Zastosowanie transformatora idealnego do dopasowania obciążenia do źródła. Analiza małosygnałowa (dla obwodów lokalnie słabo nieliniowych). – 2h
  6. Obwody z wymuszeniami okresowymi niesinusoidalnymi. Szereg Fouriera i jego podstawowe właściwości. Widmo amplitudowe i fazowe sygnału. Wartość średnia i skuteczna. Analiza obwodów liniowych prądu okresowego. Analiza małosygnałowa przy wymuszeniach okresowych. Efekty występujące w obwodach zawierających elementy „silnie” nieliniowe. Produkty nieliniowości: prostowanie, powielanie częstotliwości, mieszanie i modulacja. – 2h

  • Moce w obwodach prądu okresowego. Twierdzenie Parsevala, zawartość harmonicznych. Analiza obwodów liniowych z wymuszeniami okresowymi. Transmitancja, charakterystyka amplitudowa, fazowa i amplitudowo-fazowa. Klasyfikacja charakterystyk amplitudowych. Decybele, wykresy Bodego. – 2h
  • Stany nieustalone. Pojęcie stanu ustalonego. Składowa przejściowa i ustalona. Funkcja skoku jednostkowego Heaviside’a i rozszerzenie pojęcia komutacji. Warunki początkowe i prawa komutacji - rewizyta. Rozszerzenie elementarnej analizy obwodów pierwszego rzędu tzw. metodą uproszczoną (bez przekształcenia Laplace’a) dla wymuszeń sinusoidalnych i okresowych. – 2h
  • Podstawowe założenia metody operatorowej. Jednostronne przekształcenie Laplace’a i jego właściwości. Tablice transformat i korzystanie z nich. Operatorowe prawa Kirchhoffa i równania elementów. Immitancje operatorowe i operatorowy schemat zastępczy. – 2h

  • Analiza operatorowa prostych obwodów pierwszego i drugiego rzędu. Związki między położeniem biegunów funkcji układowej a odpowiedziami czasowymi układu. Istnienie stanu ustalonego. Reprezentacja układowa niezerowych warunków początkowych. Dystrybucja delta Diraca. Wielokrotne komutacje. – 2h
  • Czwórniki – podejście elementarne i opis macierzowy (macierzami Z, Y, H, A). Układowe schematy zastępcze. Łączenie czwórników. Symetrie czwórników. Parametry falowe. – 2h
  • Splot funkcji i przekształcenie Fouriera. Czwórnik jako układ transmisyjny. Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe czwórnika. – 2h

  • Grafy przepływu sygnałów. Graf przepływowy układu równań liniowych. Reguły przekształcania grafu przepływowego. Ścieżki i pętle. Wyznacznik grafu przepływowego i reguła Masona wyznaczania transmitancji. Związek ze schematami blokowymi. Podstawowa teoria sprzężenia zwrotnego. Przykładowe realizacje układowe sprzężenia zwrotnego. – 2h
  • Stabilność układu transmisyjnego. Definicje i kryteria stabilności. Marginesy stabilności. Warunki generacji. – 2h
  • Podstawy teorii linii długich. Równania i parametry jednostkowe. Linie bezstratne i stratne. Linia niezniekształcająca. Dyspersja. Stan ustalony przy pobudzeniu sinusoidalnym. Opis czwórnikowy. Parametry falowe. Współczynnik odbicia i fali stojącej. Linia nieskończona, zwarta, rozwarta, ćwierćfalowa itp. Przykłady: kabel koncentryczny, skrętka, linia paskowa. Wykres kołowy Smitha i jego zastosowania. Fale

    padające i odbite, parametry rozproszenia. – 2h


  • ĆWICZENIA – ZAJĘCIA O CHARAKTERZE CZĘŚCIOWO ZINTEGROWANYM: (15h)

    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.



    LABORATORIA: (15h)

    1. Zajęcia organizacyjne, szkolenie BHP. – 1h
    2. Obwody prądu sinusoidalnie zmiennego. Badanie przebiegów i wskazów w obwodzie rezonansowym. Analiza małosygnałowa. – 2h
    3. Dopasowanie energetyczne i obwody prądu okresowego. Dopasowanie obciążenia do źródła na maksimum mocy czynnej. Realizacja podstawowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (wtórnik, wzmacniacz odwracający, nieidealny integrator, sumator). Sumowanie harmonicznych w różnych proporcjach. – 3h
    4. Stany nieustalone. Badanie stanów nieustalonych w obwodach rzędu pierwszego. Badanie stanów nieustalonych w obwodach rzędu drugiego. Przybliżona metoda „czoła” i „grzbietu” – 3h
    5. Prosty odbiornik radiowy. Badanie podstawowych elementów składowych odbiornika radiowego. Detekcja sygnałów z modulacją amplitudy i z modulacją częstotliwości. Budowa prostego odbiornika radiowego FM. – 3h
    6. Czwórniki i stabilność. Pomiar charakterystyk częstotliwościowych filtrów. Charakterystyki częstotliwościowe czwórników a odpowiedzi impulsowe i skokowe. Stabilność układów transmisyjnych. – 3h
    Literatura:

    Literatura i oprogramowanie:

    1. J. Osiowski, J. Szabatin: Podstawy teorii obwodów, t. I, II i III, WNT, Warszawa, 1992 (i późniejsze wydania – w 2016 t. I i w 2017 t. II zostały wydane w PWN).
    2. Praca zbiorowa pod redakcją J. Szabatina i E. Śliwy: Zbiór zadań z teorii obwodów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2015.
    3. Ćwiczenia laboratoryjne z teorii obwodów. Preskrypt na prawach rękopisu. Warszawa, 2020. Aktualizowany co semestr i dostępny jako plik PDF na prywatnej

    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, 30 miejsc więcej informacji
    Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
    Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
    Koordynatorzy: Marek Nałęcz
    Prowadzący grup: Karol Abratkiewicz, Jacek Gambrych, Marek Nałęcz
    Lista studentów: (nie masz dostępu)
    Zaliczenie: Egzamin
    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, 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, Szymon Buś, Arkadiusz Czuba, Artur Gromek, Arkadiusz Lewandowski, Łukasz Maślikowski, Gustaw Mazurek, Marek Nałęcz, Grzegorz Nieradka, Renata Plucińska, Rafał Rytel-Andrianik, Piotr Samczyński, Edward Śliwa
    Lista studentów: (nie masz dostępu)
    Zaliczenie: Egzamin
    Jednostka realizująca:

    103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

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