Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Integralność sygnałowa
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Krzysztof Czuba
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
ISYN
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
30h - wykład 15h - laboratoria 15h - zapoznanie z literaturą przedmiotu oraz narzędziami do analizy problemów przedmiotu 30h - przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych ( w tym udział w czterech dwugodzinnych konsultacjach przed każdym ćwiczeniem) 30h - przygotowanie do kolokwiów (w tym udział w konsultacjach 2x2h) SUMA: 120h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 pkt - 30 h wykładu
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1 pkt (prawie) - 15 h ćwiczeń
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Wymagane jest aby student zapoznał się z wiedzą z przedmiotów związanych z budową układów elektronicznych (analogowych, cyfrowych oraz mikrofalowych)
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami integralności sygnałów umożliwiającymi skuteczne projektowanie płyt dla układów elektronicznych wykorzystujących szybkie układy cyfrowe oraz układy analogowe wysokich częstotliwości. Wykład jest ukierunkowany na przekazanie informacji praktycznych, które mogą być niezbędne w praktyce inżynierskiej projektantów współczesnych układów elektronicznych
Treści kształcenia:
1. Wprowadzenie: omówienie konstrukcji i właściwości współczesnych obwodów elektronicznych, pojęcie Integralności Sygnałowej (IS), znaczenie IS dla współczesnych układów elektronicznych, omówienie technik i przebiegu projektowania układów wykorzystywanych dla zapewnienia IS, przypomnienie podstawowych pojęć z zakresu przetwarzania i propagacji sygnałów 2. Propagacja sygnałów oraz linie transmisyjne: Rodzaje linii transmisyjnych wykorzystywanych w konstrukcjach PCB. Parametry fizyczne podłoży. Obliczenia rezystancji, pojemności indukcyjności i impedancji oraz strat w przewodnikach i dielektrykach. Efekt naskórkowy. Propagacja impulsów wzdłuż stratnych linii transmisyjnych. 3. Konstrukcja obwodów drukowanych w ujęciu IS: odbicia sygnałów, poprawne obciążenie linii, dopasowanie impedancji, zasady projektowania ścieżek zwykłych i różnicowych, parametry przejść „via”, struktury typu „bus”. Metody testowania dopasowania impedancji 4. Przesłuchy sygnałów: pojęcie oraz przyczyny powstawania przesłuchów, model sprzężonych linii, metody eliminacji przesłuchów 5. Aspekty kompatybilności elektromagnetycznej: znaczenie praktyczne płaszczyzn masy, pętle sygnałowe i masy, prądy różnicowe i wspólne, analiza dróg prądów powrotnych, redukcja zakłóceń ze źródeł zewnętrznych 6. Zasilanie układów: rozprowadzanie zasilania, płaszczyzny masy, prawidłowa konstrukcja układu warstw „board stackup”, kondensatory blokujące, przetwornice impulsowe i stabilizatory liniowe 7. Parametry i modele elementów elektronicznych w zakresie w.cz.: analiza parametrów w funkcji częstotliwości, rezonanse własne, zakres częstotliwości pracy dla elementów w standardowych obudowach SMD, technika projektowania obwodów drukowanych dla elementów, parametry pasożytnicze doprowadzeń, metody symulacji układów z uwzględnieniem IS 8. Techniki pomiaru parametrów IS: wykres oczkowy, pomiary jitteru, impedancji, przesłuchów i szumów 9. Generacja i synteza sygnałów zegarowych: rodzaje i parametry generatorów sygnałów zegarowych, rozprowadzanie sygnałów w obwodach, układy fanout, synchronizacja sygnałów
Metody oceny:
- Oceniana będzie znajomość materiału przekazywanego na wykładach. Dwa kolokwia o charakterze problemowym. Student może korzystać z materiałów wskazanych przez prowadzącego. - Ocena umiejętności wykorzystania nabytej wiedzy w rozwiązywaniu problemów praktycznych. Na laboratoriach będą krótkie sprawdzany (wejściówki), a po laboratoriach będą oceniane sprawozdania.
Egzamin:
nie
Literatura:
[1] J. Dobrowolski, „Technika wielkich częstotliwości”, Oficyna Wydawnicza PW, 2001 [2] S. C. Thierauf, „High-speed circuit board signal integrity”, Artech House, 2004 [3] S. C. Thierauf, „Understanding signal integrity”, Artech House, 2011 [4] E. Holzman, „ Essentials of RF and microwave grounding”, Artech House, 2006 [5] H. Johnson, M. Graham, „High-speed signal propagation”, Prentice Hall, 2008 [6] E. Bogatin, „Signal integrity simplified”, Prentice Hall, 2003
Witryna www przedmiotu:
jeszcze nie istnieje
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Student, który zaliczył przedmiot posiada podstawową wiedzę w zakresie: propagacji i przesłuchów sygnałów w.cz. w nowoczesnych obwodach elektronicznych, odbić sygnałów oraz dopasowania impedancji obwodów, narzędzia i techniki służace do rozwiązywania problemów związanych z propagacją sygnałów w nowoczesnych systemach elektronicznych
Weryfikacja: Ocena wiedzy na podstawie zadań problemowych na kolokwiach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W02
Posiada wiedzę z zakresu problematyki konstrukcji nowoczesnych obwodów drukowanych z uwzględnieniem dopasowania impedancji, redukcji przesłuchów, kompatybilności elektromagnetycznej oraz efektywnego zasilania szybkich układów
Weryfikacja: Poprzez rozwiązanie zadań problemowych na kolokwiach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W04, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Wykonać praktyczne zadania projektowe w zakresie konstruowania nowoczesnych układów analogowych i cyfrowych (propagacja sygnałów, dopasowanie impedancji)
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrkcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02, K_U08, K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U02
Przeprowadzić analizę oraz zidentyfikować źródło problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyec projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrukcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U07, K_U08, K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil praktyczny - wiedza

Charakterystyka W03
Zna rodzaje oraz najwazniejsze przyczyny problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyce projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Poprzez ocenę rozwiązania zadań problemowych na kolokwiach oraz wniosków zamieszczonych w protokołach z laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil praktyczny - umiejętności

Charakterystyka U03
Przeprowadzić analizę oraz zidentyfikować źródło problemów związanych z integralnością sygnałową w typowych przypadkach spotykanych w praktyce projektanta systemów elektronicznych
Weryfikacja: Rozwiązanie zagadanień w trakcie laboratorium oraz rozwiązanie zadań o charakterze konstrkcyjnym w trakcie kolokwiów
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: