Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy elektroniki
Koordynator przedmiotu:
Prof. dr hab. inż. Artur Przelaskowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Wspólne
Kod przedmiotu:
1120-IN000-ISP-0005
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2016/2017
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
Ćwiczenia – 30 os/grupa
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest ukazanie wybranych zagadnień istotnych (w zakresie wiedzy i umiejętności) elektroniki według kryteriów dotyczących przede wszystkim: a) fizycznych uwarunkowań przepływu prądu elektrycznego stałego i zmiennego, b) rozumienia metod przesyłania sygnałów elektrycznych w obwodach i układach elektronicznych, c) użyteczności elementarnych urządzeń elektronicznych w rozwiązywaniu problemów współczesnej informatyki. Studenci poznają zasady projektowania elementów obwodów, liczenia rozkładów prądów i napięć, ustalania warunków dopasowania układów czy metod wyznaczania schematów zastępczych. Zapoznają się z metodami uproszczonej analizy układów – np. z użyciem modeli odcinkami liniowych do analizy obwodów prądu stałego z półprzewodnikowymi elementami nieliniowymi, metody symbolicznej do analizy obwodów prądu zmiennego czy też małosygnałowej analizy nieliniowych obwodów prądu zmiennego. Spodziewane efekty kształcenia to zdobycie syntetycznej wiedzy teoretyczno-pragmatycznej w zakresie podstaw elektroniki służących rozwiązywaniu typowych problemów inżynierskich w kontekście dyskusji realnych zastosowań elektroniki w informatyce. Zamierzonym efektem są także umiejętności: - wyjaśniania roli elementów biernych i aktywnych, liniowych i nieliniowych, stałych i regulowanych, modelowanych ideowo i realistycznie na użytek zamierzonej funkcjonalności obwodów, - rozumienia zasad działania elementarnych obwodów, roli zamieszczanych elementów oraz reguł projektowania zamierzonych efektów, - liczenia prostych obwodów prądu stałego i zmiennego, w tym sprawne posługiwanie się metodą symboliczną, stosowanie reguł przekształcania i upraszczania obwodów, - wykorzystania uproszczonych modeli elementów nieliniowych do analizy obwodów i układów, - wyznaczania charakterystyk przejściowych (częstotliwościowych i fazowych) filtrów i prostych układów, - dostosowania wartości elementów oraz parametrów obwodów do zamierzonych efektów wyjściowych projektowanych układów.
Treści kształcenia:
Program wykładu: Wprowadzenie: zarys elektroniki, podział, rys historyczny, trendy rozwoju, elektroniczne wsparcie informatyki, rola integracji na poziomie aparatury, programowania, przetwarzania informacji. Fizyczne podstawy obwodów: istotne wielkości fizyczne i zjawiska, pomiary sygnałów, wydzielanie mocy, elementarne obwody elektryczne, rezystywność i rezystancja – prawo Ohma, liczenie rezystancji zastępczej prostych obwodów – dwójników, trójników, czwórników, pojęcie źródeł napięciowych i prądowych, problem obciążenia źródeł rzeczywistych, równoważność źródeł. Liczenie obwodów: prawa Kirchhoffa, zasady Thevenina i Nortona, dzielniki prądowe i napięciowe, zasada superpozycji. Sygnały zmienne: prąd i napięcie zmienne, sygnały harmoniczne, parametryzacja harmonicznej, przebiegi czasowe, generatory energii sygnałów zmiennych. Obwody prądu zmiennego: źródła prądu sinusoidalnego, obwody RLC, charakterystyka elementów idealnych i rzeczywistych, liczenie wielkości zastępczych, w szczególności rezystory, ich konstrukcja, parametry, rodzaje, kondensatory – rola pojemności, konstrukcje, rodzaje, mechanizm przesuwania fazy, cewki – charakterystyka indukcyjności, przesunięcia fazowe, ładowanie i oddawanie energii. Liczenie obwodów zmiennych: metoda symboliczna, relacja wskaz- przebieg czasowy, upraszczanie zapisów czasowych, liczenie zespolone, symboliczna wersja praw, zasad i metod stosowanych do liczenia obwodów, pojęcia impedancji i reaktancji, moc prądu zmiennego. Filtry: impedancja funkcją częstotliwości, pojęcie transmitancji, kształtowanie sygnałów, rodzaje filtrów, pasmo przenoszenia, liczenie charakterystyk amplitudowych i fazowych wybranych filtrów, łączenie filtrów – problem dopasowania, wyznaczania impedancji wejściowych/wyjściowych, ostrości charakterystyk, kompensacja dzielnika napięcia, obwody rezonansowe – dobroć, przepięcia. Dioda: nieliniowe elementy obwodów (m.in. triaki, tyrystory, hallotrony, warystory), charakterystyki diody, prostownik, charakterystyka elementów półprzewodnikowych, model pasmowy, z domieszkowaniem, rodzaje półprzewodników, złącze p-n, polaryzacja złącza, model Shockleya, liczenie diody w obwodach, fotodiody, LED, dioda Zenera, metoda małosygnałowa, zastosowania - stabilizatory, zasilacze. Tranzystor: zasada działania t. bipolarnego, schematy obwodowe, warianty zasilania – punkt pracy, klucz tranzystorowy, charakterystyki prądowo-napięciowe tranzystora, ograniczenia mocy, modele odcinkami liniowe, wzmacniacze, wtórniki, t. polowy – zasada działania, schematy obwodowe, charakterystyki, zastosowania –szybkie przełączniki, wzmacniacze. Podstawowe układy: wzmacniacze różnicowe i operacyjne, sprzężenie zwrotne, pętle fazowe, sumatory, liczniki, komparatory, układy różniczkujące. Tematy ćwiczeń: Przydatność elektroniki w informatyce: sprzęt komputerowy, interfejsy, architektura systemów, pomiary i przetwarzanie sygnałów, programowanie urządzeń – analiza SWOT. Obliczenie prostych zależności dot. wielkości fizycznych (ładunek, natężenie prądu, energii, mocy, rezystancji), zadania na obliczanie mocy w obwodach rezystancyjnych, rezystancji zastępczej, elementarnych pomiarów wielkości fizycznych. Obliczanie prostych obwodów prądu stałego: rozpływu prądu, rozkładu napięć, ze źródłami prądów/napięć, wyznaczanie obwodów równoważnych, zadania z zastosowaniem praw Ohma, Kirchhoffa, zasad Thevenina i Nortona oraz superpozycji, obliczanie dzielników napięcia/prądu. Analiza sygnałów i obwodów zmiennych RLC: parametryzacja sygnałów harmonicznych, wartości chwilowych, przesunięć fazy, impedancji zastępczej, przebiegów chwilowych na przełączanych L i C, przekształcenia liczb zespolonych, wykorzystanie metody symbolicznej do opisu sygnałów zmiennych, konwersje reprezentacji. Obliczanie obwodów prądu zmiennego: superpozycja źródeł DC i AC, przepięcia na L/C w rezonansie, liczenie charakterystyk przejściowych filtrów, transmitancji. Obliczanie i projektowanie obwodów z diodami i tranzystorami: liniowe przybliżenia, problem superpozycji, ustalanie punktu pracy tranzystora, projektowanie wzmacniacza do zadanych parametrów, klucza itp. Analiza wybranych układów i urządzeń elektronicznych: zasilaczy, wzmacniaczy operacyjnych, filtrów złożonych.
Metody oceny:
Student może otrzymać do 20 pkt za aktywność (ćwiczenia - rozwiązywanie zadań na tablicy, prowadzona dyskusja alternatywnych rozwiązań, rozmowa uzupełniająca), 30 pkt za kolokwium półsemestralne i 50 pkt za kolokwium końcowe. Próg zaliczenia wynosi 51 pkt, a rozkład progów kolejnych ocen to sekwencja 61, 71, 81 i 91 pkt.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, 1996. 2. C.A. Meyer, Basic Electronics, An Introduction to Electronics for Science Students, Carnegie Mellon University, 2006. 3. M. Rusek, J. Pasierbiński, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, Wydawnictwa Naukowo Techniczne WNT, 1999. 4. T. Stacewicz, A. Kotlicki, Elektronika w laboratorium naukowym, PWN, Warszawa, 1994. 5. J. Chabłowski, W. Skulimowski, Elektronika w pytaniach i odpowiedziach, WNT, 1992.
Witryna www przedmiotu:
e.mini.pw.edu.pl
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt W01
Ma elementarną wiedzę w zakresie elektroniki i telekomunikacji, potrzebną do zrozumienia technik cyfrowych i zasad funkcjonowania współczesnych komputerów, a także sieci bezprzewodowych
Weryfikacja: Sprawdzian pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W02, K_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt U01
Potrafi wykorzystać nabytą wiedzę matematyczną do tworzenia i wykorzystania modeli elementów i układów elektronicznych
Weryfikacja: Sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_U01, K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09, T1A_U09
Efekt U02
Potrafi pozyskiwać informacje z literatury oraz innych źródeł, dokonywać ich interpretacji oraz wyciągać wnioski
Weryfikacja: Sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_U05
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01
Efekt U03
Potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
Weryfikacja: sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U08, T1A_U16
Efekt U04
potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
Weryfikacja: Sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_U02
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U09
Efekt U05
Posługuje się językiem angielskim w zakresie podstawowych zagadnień elektroniki
Weryfikacja: sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_U07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U03, T1A_U04, T1A_U06

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt K01
Potrafi pracować indywidualnie, w tym także potrafi zarządzać swoim czasem oraz podejmować zobowiązania i dotrzymywać terminów
Weryfikacja: Sprawdzian pisemny + ocena punktowa aktywności na zajęciach
Powiązane efekty kierunkowe: K_K05
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K04