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

Elementy i układy elektroniczne

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-CBxxx-ISP-UKEL Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Elementy i układy elektroniczne
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Podstawy elektroniki )-Inżynieria internetu rzeczy-inż.-EITI
( Podstawy elektroniki i telekomunikacji )-Cyberbezpieczeństwo-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

UKEL

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami z dziedziny podstaw elektrotechniki, teorii obwodów i układów elektronicznych w kontekście cyberbezpieczeństwa. Elementy elektroniczne stanowią najniższy (sprzętowy) poziom implementacji systemów i algorytmów, który bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo przetwarzanych informacji. Podstawowa znajomość praw opisujących proste obwody elektryczne oraz zasady działania elementów elektronicznych, umożliwią wyrobienie intuicji studentów w zakresie właściwości elementów elektronicznych, a w konsekwencji bardziej złożonych podzespołów elektronicznych, takich jak bramki cyfrowe, układy programowalne czy układy mikroprocesorowe.

Pełny opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami z dziedziny podstaw elektrotechniki, teorii obwodów i układów elektronicznych w kontekście cyberbezpieczeństwa. Elementy elektroniczne stanowią najniższy (sprzętowy) poziom implementacji systemów i algorytmów, który bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo przetwarzanych informacji. Podstawowa znajomość praw opisujących proste obwody elektryczne oraz zasady działania elementów elektronicznych, umożliwią wyrobienie intuicji studentów w zakresie właściwości elementów elektronicznych, a w konsekwencji bardziej złożonych podzespołów elektronicznych, takich jak bramki cyfrowe, układy programowalne czy układy mikroprocesorowe.



Treść wykładu

  1. Wprowadzenie. Krótki rys historyczny, współczesne trendy w elektronice. Elektronika z punktu widzenia technik informacyjnych. Nowoczesne metody implementacji układów elektronicznych i syntezy systemów. Konsekwencje i zagrożenia płynące z implementacji sprzętowej dla cyberbezpieczeństwa.
  2. Definicje wielkości fizycznych i ich pomiary w elektronice. Prąd stały i zmienny, rezystancja, reaktancja. Chwilowe, średnie i skuteczne natężenie prądu, napięcie, moc. Metody pomiaru wielkości średnich i chwilowych (natężenia prądu, napięcia i mocy) przy pomocy nowoczesnej aparatury pomiarowej (oscyloskop cyfrowy).
  3. Podstawowe elementy, techniki i prawa stosowane w opisie teorioobwodowym elementów i układów elektronicznych. Źródła napięciowe, prądowe, sterowane. Proste modele zastępcze: zasada Thevenina, Nortona, wykorzystanie metody superpozycji, Prawa Kirchhoffa, równania obwodowe dla prądu stałego i zmiennego, modele małosygnałowe, rezystancja w obwodzie prądu stałego i rezystancja różniczkowa. Wielowrotnik (dwójnik, czwórnik), metody opisu.
  4. Podstawowe elementy bierne i ich właściwości fizyczne dla prądu stałego i zmiennego. Cewka, kondensator, rezystor, transformator. Modele idealne i rzeczywiste elementów biernych, typy, szeregi.
  5. Proste obwody złożone z elementów biernych: dzielniki rezystancyjne, obwody RC, LC, dzielniki reaktancyjne, analiza prostych obwodów pasmowoprzepustowych, charakterystyka amplitudowa i fazowa, pasmo, odpowiedź impulsowa i jej związek z częstotliwością graniczną.
  6. Półprzewodnik samoistny i domieszkowany, zasada działania złącza PN. Tranzystor bipolarny – model „kanapkowy”.
  7. Tranzystor unipolarny JFET i MOSFET. Zasada działania, różnice tranzystorów BJT i FET. Model Schockley’a i Shichmana-Hodgesa. Tranzystor MOSFET z krótką i długą bramką. Przykłady zastosowań tych tranzystorów we współczesnej elektronice i systemach cyfrowych.
  8. Tranzystory jako elementy aktywne: tranzystor bipolarny, polowy widziane zaciskowo. Opis czwórnikowy, linearyzacja nieliniowych elementów aktywnych. Punkt pracy i jego wpływ na parametry czwórnikowe. Analiza AC i DC prostych obwodów z elementami aktywnymi, tj. tranzystorem bipolarnym i unipolarnym.
  9. Tranzystor jako wzmacniacz. Tranzystor jako przełącznik.
  10. Wzmacniacz operacyjny jako źródło napięciowe sterowane napięciowo:
    • wzmacniacz operacyjny, jego model idealny i podstawowe parametry;
    • aplikacje wzmacniacza operacyjnego.
  11. Bramka logiczna/układ cyfrowy jako element aktywny nieliniowy o charakterystyce zbliżonej do sigmoidalnej. Podstawowe układy cyfrowe: inwerter CMOS, klucz tranzystorowy, bramka NOR, NAND. Parametry dynamiczne i statyczne.
  12. Chwilowe natężenie prądu, chwilowa moc, ulot elektromagnetyczny elementu i układu elektronicznego jako źródła informacji w kontekście cyberbezpieczeństwa.



Zakres laboratorium

Laboratorium to ciąg pięciu spotkań, gdzie studenci w praktyce będą mogli empirycznie zweryfikować najważniejsze treści wykładu. Każde spotkanie laboratoryjne trwa po 3 godziny.

  1. Prąd stały, zmienny, metody pomiarów napięcia, natężenia prądu i rezystancji.
  2. Tranzystor bipolarny: charakterystyki i podstawowe aplikacje.
  3. Tranzystor unipolarny: charakterystyki i podstawowe aplikacje.
  4. Wzmacniacz operacyjny: właściwości i aplikacje.
  5. Podstawowe układy cyfrowe, wykorzystanie pomiaru chwilowego prądu zasilania i ulotu elektromagnetycznego do identyfikacji procesu przełączania.



Zakres projektu

Zadania projektowe realizowane są z wykorzystaniem elementarnych metod analitycznych oraz symulacji komputerowej w środowisku Matlab i/lub Spice. Ich tematyka koncentruje się na następujących elementach i układach:

  • wykorzystanie środowiska Matlab i SPICE do wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych i odpowiedzi czasowych prostych dwójników i czwórników,
  • analiza pracy małosygnałowej i wielkosygnałowej tranzystorów bipolarnych i FET,
  • symulacja prostych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi i bramkami.
Literatura:

Literatura:

  • U. Tietze, Ch. Schenk, "Układy półprzewodnikowe", WNT 2009.
  • P. Horowitz, P. Hill, "Sztuka elektroniki", WKiŁ 2013.
  • M. Rusek, J.Pasierbiński, "Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach", WNT, 2006.
  • R. Jacob Baker, "CMOS: Circuit Design, Layout and Simulation", Wiley, IEEE press, 2010.


Oprogramowanie:


Symulator obwodowy SPICE, środowisko Matlab, system operacyjny Windows lub Linux.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. letni" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
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.