Układy elektroniczne

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.