Studia Podyplomowe
Oferta dydaktyczna IAiR

Układy elektroniczne

Cel

Nabycie umiejętności, w zakresie podstawowym, analizy, syntezy i eksploatacji układów elektronicznych.

Opis

Podstawowe pojęcia z zakresu układów elektronicznych.
Elementy półprzewodnikowe.
Diody półprzewodnikowe.
Tranzystory bipolarne.
Tranzystory unipolarne.
Tyrystory, triaki i diaki.
Układy optoelektroniczne.
Układy scalone.
Układy prostujące.
Układy stabilizacji napięć i prądów.
Układy wzmacniające.
Wzmacniacze operacyjne.
Układy cyfrowe.
Elementy układów cyfrowych.
Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe.
Elementy systemów mikroprocesorowych.


Wymagania

Znajomość podstawowych zagadnień elektrotechniki, fizyki ciała stałego, podstaw informatyki.

Bibliografia

  1. Olszewski M. i in.: Podstawy mechatroniki. REA, Warszawa, 2006.
  2. Olszewski M. i in.: Urządzenia i systemy mechatroniczne. REA, Warszawa, 2009.

Metody oceny

Egzamin pisemny z zakresu materiału wykładowego.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych na podstawie protokołów z ćwiczeń.

Prowadzący

Szczegółowy rozkład zajęć

Nr Temat Opis Wymiar
1 Podstawowe pojęcia z zakresu układów elektronicznych Element i układ elektroniczny. Elementy aktywne i pasywne. Symbole graficzne elementów elektronicznych. Układy dyskretne, scalone, hybrydowe. Definicja czwórnika. Przykłady czwórników. Układy analogowe a cyfrowe. Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Układy stałoprogramowe i programowalne. Sterowniki programowalne. W 1
2 Elementy półprzewodnikowe Półprzewodniki. Przepływ prądu w metalach i półprzewodnikach. Zjawisko przewodnictwa samoistnego półprzewodników. Domieszkowanie półprzewodników. Typy półprzewodników. Właściwości półprzewodników typu N i P. Elementy unipolarne i bipolarne. Właściwości złącza PN. Pojemność warstwy zaporowej. Kierunek przewodzenia złącza PN. W 1
3 Diody półprzewodnikowe Diody półprzewodnikowe i ich parametry. Przebicie złącza. Efekt lawinowy. Przegrzanie złącza. Budowa diod półprzewodnikowych, Typy diod. Diody Zenera i Schottky’ego. Lasery półprzewodnikowe. Zastosowania diod. Przykłady obliczeniowe. W 1
4 Tranzystory bipolarne Tranzystory bipolarne typu NPN i PNP. Właściwości tranzystorów bipolarnych. Charakterystyki tranzystorów bipolarnych. Punkt pracy tranzystora. Charakterystyka wzmocnienia prądowego tranzystora. Charakterystyka wzmocnienia napięciowego tranzystora. Parametry graniczne. Hiperbola mocy strat. Parametry statyczne i dynamiczne tranzystorów. Tranzystor jako wzmacniacz niskich częstotliwości. Przykłady obliczeniowe. W 1
5 Tranzystory unipolarne Podstawowe właściwości tranzystorów unipolarnych. Sterowanie potencjałowe. Tranzystory złączowe typu JFET. Tranzystory polowe z izolowaną bramką IG-FET. Para komplementarna FET. Parametry tranzystorów FET. Tranzystory unipolarne mocy. Tranzystor bipolarny z izolowana bramką IGBT. W 1
6 Tyrystory, triaki i diaki Jednokierunkowy tyrystor triodowy blokujący wstecznie. Włączenie i wyłączenie tyrystora. Prąd podtrzymania przewodzenia. Triaki. Diaki. Układ sterowania mocą z opóźnieniem zapłonu. Układ sterowania mocą ze sterowaniem kąta wyłączenia. W 1
7 Układy optoelektroniczne Podstawowe pojęcia z zakresu fizyki światła. Fotorezystory. Fotodiody. Fotoogniwa. Diody luminescencyjne. Wielobarwne diody LED. Wskaźniki LED. Transoptory. Przykłady zastosowań. W 1
8 Układy scalone Scalone układy monolityczne, Technologia wytwarzania układów scalonych. Scalone układy warstwowe. Technologia cienko- i grubowarstwowa. Technologia hybrydowa. W 1
9 Układy prostujące Układy zasilania napięcia stałego. Układy prostownikowe. Prostownik jednopulsowy. Prostowniki dwupulsowe. Prostownik trójfazowy. Przykłady realizacji. W 1
10 Układy stabilizacji napięć i prądów Układ stabilizacji napięcia z zasobnikiem energii. Układ stabilizacji napięcia z diodą Zenera. Układ stabilizacji napięcia z tranzystorem szeregowym. Układ stabilizacji napięcia z regulatorem napięcia. Układ stabilizacji prądu. Układ ogranicznika prądowego. Przykłady realizacji. W 1
11 Układy wzmacniające Współczynnik wzmocnienia. Współczynnik tłumienia. Częstotliwościowa charakterystyka przenoszenia. Impedancja wejściowa i wyjściowa. Zniekształcenia nieliniowe. Wzmacniacze z tranzystorami bipolarnymi. Punkt pracy tranzystora. Układ ze wspólnym emiterem. Wzmocnienie dużych sygnałów. Moc chwilowa, średnia, skuteczna, maksymalna. Trójkąt mocy. Ujemne napięciowe i prądowe sprzężenie zwrotne. Układy przeciwsobne. Klasy wzmacniaczy. Wzmacniacze z tranzystorami unipolarnymi. W 1
12 Wzmacniacze operacyjne Budowa i właściwości. Wzmacniacz różnicowy. Napięcie i prąd niezrównoważenia. Autozerowanie. Kompensacja charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza. Wzmacniacz odwracający (inwerter). Wzmacniacz nieodwracający. Wtórnik napięcia. Wzmacniacz sumujący. Wzmacniacz różniczkujący. Integrator. Filtr aktywny. W 1
13 Układy cyfrowe Budowa układu cyfrowego Typy układów cyfrowych. Procedury projektowania układów cyfrowych. Wiadomość a informacja. Kodowanie. Miara informacji. Binarna reprezentacja liczb całkowitych i ułamkowych. Reprezentacja znaków. Reprezentacja instrukcji. Przykłady. W 1
14 Elementy układów cyfrowych Rejestry przesuwne. Elementy pamięciowe. Przerzutniki monostabilne. Przerzutniki astabilne. Przerzutnik Schmitta. Przetworniki kodów cyfrowych. Systemy liczbowe. Konwersja liczb dziesiętnych do postaci liczb dwójkowych. Konwersja liczb dwójkowych do postaci liczb heksadecymalnych. Konwersja liczb heksadecymalnych do postaci liczb dwójkowych. Kodowanie informacji cyfrowych. Alfabet ASCII. Kody i pseudokody. Kod BCD. Kod Graya. W 1
15 Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe Przetwarzanie analogowo-cyfrowe. Kwantyzacja i kodowanie informacji. Rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego. Układy przetworników analogowo-cyfrowych. Czas konwersji. Układy śledząco-pamiętające. Przetwarzanie cyfrowo-analogowe. Dekodowanie i multiplikacja. Rola napięcia odniesienia. W 1
16 Elementy systemów mikroprocesorowych Pamięci stałe ROM. Rodzaje pamięci stałych. Pamięci programowalne EPROM. Pamięci programowalne typu EEPROM i FLASH. Pamięci RAM. Pamięć statyczna i dynamiczna RAM. Ogólny schemat układu mikroprocesorowego. Jednostka arytmetyczno-logiczna. Pamięć operacyjna. Jednostka sterująca. Cykl von Neumanna. Mikroprocesor a mikrokontroler. Architektura systemu mikroprocesorowego. Architektury typu von Neumann’a, Harvard, RISC i CISC. Magistrale wewnętrzne. Układy wejścia-wyjścia. W 1
17 Laboratorium Układów Cyfrowych Instytutu Automatyki i Robotyki Dwa, trzygodzinne ćwiczenia dotyczące tematyki wykładu, wybrane przez studentów z programu Laboratorium Układów Cyfrowych Instytutu Automatyki i Robotyki. L 6
Instytut Automatyki i Robotyki
Politechnika Warszawska