Podstawy elektroniki i pomiarów 1

Celem przedmiotu jest przedstawienie podstawowych sposobów opisu sygnałów i obwodów elektrycznych, przekazanie podstawowej wiedzy o metodach pomiarowych i aparaturze wykorzystywanej w pomiarach obwodów, a także przygotowanie studentów do praktycznej realizacji układów i pomiarów oraz interpretacji uzyskiwanych wyników.

Treść wykładu

A. Część pierwsza: Podstawy wiedzy o sygnałach i obwodach elektrycznych. (10 godz.)

1. Sprawy organizacyjne i regulaminowe. Obwód elektryczny i jego model, podstawowe wielkości elektryczne, konwencje oznaczeń i strzałkowania. (2 godz.)
2. Rezystancyjne elementy elektryczne obwodów (skupione, liniowe, stacjonarne) i ich parametry. Dzielniki napięciowe i prądowe. Źródła niezależnie i sterowane, idealne i rzeczywiste, zamiana i łączenie źródeł, idealny wzmacniacz operacyjny. (2 godz.)
3. Podstawowe prawa obwodowe: Ohma, Kirchhoffa i Tellegena. Układanie niezależnych równań Kirchhoffa. Zasada kompensacji, zasada ruchliwości źródeł. Dopasowanie energetyczne dla prądu stałego. (2 godz.)
4. Zasada superpozycji i proporcjonalności, źródła zastępcze Thévenina i Nortona, nie-liniowe układy rezystancyjne. (2 godz.)
5. Sygnały okresowe (w tym sinusoidalne) i ich podsta¬wowe parametry (amplituda, wartość międzyszczytowa, składowa stała, okres, częstotliwość). Kolokwium wykładowe 1. (2 godz.)

B. Część druga: Podstawowe pomiary elektryczne. (10 godz.)

1. Podstawowe oprzyrządowanie laboratorium elektronicznego. Multimetry cyfrowe. Źródła zasilania, generatory sygnałów. Zasady użytkowania przyrządów i ich podstawowe właściwości metrologiczne. (2 godz.)
2. Podstawy wiedzy o pomiarach. Błąd pomiaru, rodzaje błędów, przyczyny ich powstawania. Niedokładność przyrządów pomiarowych i wzorców. Niepewność pomiarów. (2 godz.)
3. Oscyloskop – zasada działania i obsługa. (2 godz.)
4. Pomiary parametrów sygnałów. Pomiar napięcia i prądu stałego. Pomiar parametrów napięcia zmiennego. Pomiar częstotliwości i okresu. (2 godz.)
5. Pomiar rezystancji przy prądzie stałym. Kolokwium wykładowe 2. (2 godz.)

Treść ćwiczeń

• Ćwiczenia rachunkowe (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.
• Pokazy eksperymentów laboratoryjnych i symulacyjnych (z wykorzystaniem symula-tora LTSpice); w ramach zajęć zintegrowanych istnieje możliwość przedstawienia pomiarów z wykorzystaniem bardziej specjalizowanej aparatury (jednostkowej) np. analizatora obwodów czy analizatora widma.

Na dwóch terminach odbędzie się jednogodzinne kolokwium ćwiczeniowe.

Zakres laboratorium

1. Zajęcia organizacyjne, szkolenie BHP. (1 godz.)
2. Ćwiczenie wstępne. Podstawowy sprzęt pomiarowy. Protokół elektroniczny. Pomiary bezpośrednie napięcia i prądu. Niepewność standardowa. Wyznaczenie charakterysty¬ki napięciowo-prądowej zasilacza stabilizowanego. (2 godz.)
3. Pomiary napięć i prądów. Pomiar bezpośredni i pośredni prądu. Pomiar napięcia. Źródła rzeczywiste. Wyznaczanie rezystancji wewnętrznej. Metoda kompensacyjna pomiaru napięcia. Pomiary automatyczne. (3 godz.)
4. Prawa obwodowe. Weryfikacja praw Kirchhoffa. Twierdzenia Thévenina i Nortona. Metoda superpozycji. Moc w funkcji rezystancji obciążenia. Dopasowanie energetyczne dla prądu stałego. (3 godz.)
5. Oscyloskop cyfrowy i generator funkcyjny. Poznanie podstawowych możliwości pomiarowych oscyloskopów. Zapoznanie się z metodami i funkcjami pomiarowymi. Pomiary parametrów napięciowych sygnałów. Pomiary częstotliwości i okresu. Pomiary parametrów czasowych sygnałów prostokątnych. (3 godz.)