Pełny opis: |
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów kierunku z właściwościami (i ograniczeniami) analogowych i wybranych cyfrowych układów elektronicznych stosowanych w układach i urządzeniach telekomunikacyjnych i multimedialnych, a także kształtowanie podstawowych umiejętności projektowych i pomiarowych w tym zakresie.
Treść wykładu
- Pojęcia podstawowe: charakterystyka częstotliwościowa układu, górna oraz dolna częstotliwość graniczna i jej powiązanie z biegunami i zerami transmitancji układu. Wzmocnienie i pasmo przepustowe wzmacniacza. Związek górnej częstotliwości granicznej układu z czasem narastania odpowiedzi na pobudzenie skokiem napięcia.
- Tranzystor jako wzmacniacz. Konfiguracja WE i WZ – zasada działania, właściwości, parametry robocze. Ograniczenia częstotliwościowe i energetyczne. Efekt Millera. Porównanie własności układów wzmacniających z tranzystorami bipolarnymi i unipolarnymi.
- Wtórnik emiterowy i źródłowy. Zasada działania, zastosowania, właściwości.
- Tranzystor jako przełącznik. Porównanie tranzystora bipolarnego i unipolarnego jako elementu przełączającego.
- Transmisja sygnału symetrycznego. Sygnał różnicowy a sygnał wspólny. Tłumienie sygnału wspólnego (zakłóceń). CMRR.
- Układ różnicowy: zasada działania, charakterystyki, parametry. Zastosowania układu różnicowego: wzmacniacz, ogranicznik, przełącznik. Nadajniki i odbiorniki linii.
- Źródła prądowe. Budowa, właściwości, zastosowania.
- Wzmacniacze operacyjne: budowa, rodzaje, parametry użytkowe. Nieidealności i ograniczenia wzmacniaczy operacyjnych. Podstawowe zastosowania liniowe.
- Dodatnie sprzężenie zwrotne, przerzutnik. Rodzaje przerzutników, ich właściwości i zastosowania.
- 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.
- Wzmacniacze mocy. Klasy wzmacniaczy mocy. Zagadnienia termiczne, sprawność Zniekształcenia nieliniowe.
- Generacja sygnałów sinusoidalnych: warunki generacji, przykładowe rozwiązania RC i LC. Generatory przestrajane napięciem – dioda waraktorowa.
- Pętla synchronizacji fazowej (PLL). Zasada działania. Wpływ parametrów filtru na właściwości pętli. Zastosowania PLL.
- Układy zasilające. Stabilizatory o działaniu ciągłym oraz przetwornice impulsowe: parametry, zastosowania, porównanie właściwości. Zagadnienia energetyczne. Stabilizatory scalone.
- Przetworniki A/C i C/A. Rodzaje, budowa, zasada działania. Parametry i zastosowania.
Treść ćwiczeń
Celem zajęć jest:
- uzupełnienie tematyki wykładów i kształtowanie praktycznych umiejętności projektowych (np. prezentacja praktycznych zagadnień związanych z projektowaniem wybranych układów elektronicznych, kształtowanie umiejętności wykorzystywania danych zawartych w notach katalogowych elementów i układów elektronicznych),
- praktyczne, eksperymentalne lub symulacyjne, zademonstrowanie i przeanalizowanie właściwości układów omawianych na wykładach (np. symulacja działania elementarnych układów wzmacniających, obserwacja działania generatorów LC i VCO, itp.),
- przygotowanie do pracy w ramach zajęć laboratoryjnych.
Zakres laboratorium
- Wzmacniacz z tranzystorem bipolarnym i unipolarnym. Montaż zaprojektowanych układów wzmacniaczy (z tranzystorem bipolarnym i unipolarnym). Doświadczalna weryfikacja parametrów tych układów.
- Przełącznik z tranzystorem bipolarnym i unipolarnym. Montaż zaprojektowanych układów (z tranzystorem bipolarnym i unipolarnym). Doświadczalna weryfikacja tych układów, pomiar i porównanie parametrów czasowych.
- Układ różnicowy. Badanie właściwości układu różnicowego, weryfikacja działania i parametrów.
- Liniowe zastosowania wzmacniacza operacyjnego. Montaż zaprojektowanych układów wzmacniaczy i dobór warunków pomiaru. Badanie właściwości wzmacniaczy odwracających i nieodwracających o wzmocnieniu jednostkowym i zadanym.
- Pętla PLL. Doświadczalne zapoznanie się z działaniem pętli synchronizacji fazowej. Zastosowania PLL. Badanie układu stabilizacji częstotliwości z wykorzystaniem pętli fazowej.
- Stabilizacja napięcia. Badanie stabilizatora o działaniu ciągłym i przetwornicy DC - DC. Doświadczalna weryfikacja parametrów tych układów. Obserwacja napięć w kluczowych punktach układu. Wyznaczenie dopuszczalnego zakresu napięć wejściowych, sprawności, poziomu tętnień na wyjściu. Obciążenie krytyczne przetwornicy DC - DC.
|
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.
- Z. Nosal, J. Baranowski, Układy elektroniczne cz. I, WNT 1994.
- J. Baranowski, G. Czajkowski, Układy elektroniczne cz. II, WNT 2004.
- J. Baranowski, B. Kalinowski, Z. Nosal, Układy elektroniczne cz. III, WNT 2006.
- A. Filipkowski, Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe, WNT 2006.
- R. Jacob Baker, CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation, Wiley, IEEE press 2010.
|