Rok akademicki: 2030/2031 Kod: JFM-1-607-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Fizyki i Informatyki Stosowanej
Kierunek: Fizyka Medyczna Specjalność: -
Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -
Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 6 Strona www:
Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Dąbrowski Władysław (w.dabrowski@ftj.agh.edu.pl)
dr inż. Wiącek Piotr (wiacek@agh.edu.pl)
dr inż. Fiutowski Tomasz (tomasz.fiutowski@agh.edu.pl)
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza
M_W007 Student posiada wiedzę na układów elektronicznych stosowanych do pomiaru i przetwarzania wolnozmiennych sygnałów elektrofizjologicznych. Student posiada wiedzę na temat elektronicznych układów odczytu detektorów promieniowania w systemach obrazowania medycznego.
FM1A_W05, FM1A_W13
Aktywność na zajęciach, Egzamin, Referat
M_W008 Student posiada wiedzę na temat źródeł szumów i zakłóceń w układach elektronicznych.
Student posiada wiedzę na temat metod filtracji szumów i redukcji zakłóceń stosowanych we wzmacniaczach pomiarowych i w układach do odbioru sygnałów z detektorów
promieniowania.
FM1A_W05, FM1A_W13
Aktywność na zajęciach, Egzamin, Referat
Umiejętności
M_U007 Student potrafi posługiwać się elektronicznymi przyrządami pomiarowymi i zestawić proste stanowisko pomiarowe.
Student potrafi zmierzyć i opracować
charakterystyki prostych analogowych obwodów elektronicznych. Student potrafi przeprowadzić pomiary czasowe i oszacować parametry sygnałów impulsowych.
FM1A_U17, FM1A_U18, FM1A_U20
Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U008 Student potrafi korzystać z literatury naukowej, materiałów katalogowych i szkoleniowych dotyczące wybranych układów elektronicznych w celu poszerzenia wiedzy. Student potrafi
samodzielnie przestudiować zadany problem i przedstawić w postaci zwięzłej prezentacji.
FM1A_U01, FM1A_U04
Referat, Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne
M_K002 Student rozumie potrzebę poszerzania wiedzy i umiejętności.
FM1A_K01 Referat, Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi
Forma zajęć
Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Inne Zajęcia terenowe Zajęcia E-learning Wiedza
M_W007 Student posiada wiedzę na układów elektronicznych stosowanych do pomiaru i przetwarzania
wolnozmiennych sygnałów elektrofizjologicznych.
Student posiada wiedzę na temat elektronicznych układów odczytu detektorów promieniowania w systemach obrazowania medycznego.
+ - - - - + - - - - -
M_W008 Student posiada wiedzę na temat źródeł szumów i zakłóceń w układach elektronicznych.
Student posiada wiedzę na temat metod filtracji szumów i redukcji zakłóceń
stosowanych we
wzmacniaczach pomiarowych i w układach do odbioru sygnałów z detektorów promieniowania.
+ - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U007 Student potrafi posługiwać się elektronicznymi przyrządami pomiarowymi i zestawić proste stanowisko pomiarowe.
Student potrafi zmierzyć i opracować charakterystyki prostych analogowych obwodów elektronicznych.
Student potrafi przeprowadzić pomiary czasowe i oszacować parametry sygnałów
impulsowych.
- - + - - - - - - - -
M_U008 Student potrafi korzystać z literatury naukowej, materiałów katalogowych i szkoleniowych dotyczące wybranych układów elektronicznych w celu poszerzenia wiedzy. Student potrafi samodzielnie
przestudiować zadany problem i przedstawić w postaci zwięzłej prezentacji.
- - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K002 Student rozumie potrzebę poszerzania wiedzy i umiejętności.
- - - - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
1.Wzmacniacze pomiarowe
Budowa i parametry wzmacniaczy pomiarowych, źródła napięć i prądów
niezrównoważenia we wzmacniaczach różnicowych, dopasowanie elementów, współczynnik tłumienia sygnału wspólnego.
2.Cyfrowe przetwarzanie sygnałów
Twierdzenie o próbkowaniu, układy próbkująco-pamiętające, przetworniki analogowo- cyfrowe, przetworniki cyfrowo-analogowe.
3.Szumy w przyrządach półprzewodnikowych i wzmacniaczach
Źródła szumów w przyrządach półprzewodnikowych, metody opisu szumów. szumowe schematy zastępcze tranzystorów i wzmacniaczy.
4.Układy elektroniki front-end
Systemy odbioru sygnału z detektorów promieniowania, przedwzmacniacz napięciowy, prądowy, ładunkowy.
5.Filtracja szumów i kształtowanie sygnałów
Pojęcie ekwiwalentnego ładunku szumów. optymalizacja stosunku sygnału do szumu przy pomiarach amplitudowych, optymalizacja stosunku sygnału do szumu przy pomiarach czasowych.
6.Binarne systemy odczytu detektorów promieniowania
Pomiar i analiza szumów w binarnych systemach odczytu detektorów. twierdzenie Rice’a, metody parametryzacji układów front-end w binarnych systemach odczytu.
7.Medody odczytu detektorów pozycjoczułych
Odczyt za pomocą indywidualnych kanałów odczytu, odczyt z wykorzystaniem
podziału ładunku, odczyt z wykorzystaniem linii opóźniającej.
8.Zakłócenia elektromagnetyczne w układach elektronicznych
Charakterystyki i metody opisu zakłóceń elektromagnetycznych, schematy zastępcze dla sprzężeń pojemnościowych i indukcyjnych, techniki ekranowania i uziemiania w aparaturze elektronicznej.
Ćwiczenia laboratoryjne
1.Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy w układzie WE Efekty kształcenia:
•Student potrafi zaprojektować obwód zapewniający odpowiedni punkt pracy tranzystora.
•Student potrafi zmodyfikować obwód tak, aby uzyskać określone wzmocnienie.
•Student potrafi zmodyfikować obwód tak, aby uzyskać określone pasmo przenoszenia.
•Student zmierzyć rezystancję wyjściową wzmacniacza.
2.Wzmacniacz operacyjny w układach nieliniowych Efekty kształcenia:
•Student potrafi wyznaczyć punkty załamania odpowiedzi generatora funkcyjnego.
•Student potrafi wyznaczyć charakterystykę stałoprądową wzmacniacza logarytmicznego.
•Student potrafi wycechować miernik średniej częstości impulsów, wyznaczyć jego czułość i zakres mierzonych częstości.
3.Komparator napięcia Efekty kształcenia:
•Student potrafi zaprojektować komparator z zadaną histerezą.
•Student potrafi wyznaczyć histerezę w pomiarze statycznym i dynamicznym.
•Student potrafi wskazać element decydujący o histerezie i zaprojektować obwód z ciągłą regulacją histerezy w określonym zakresie.
•Student potrafi określić wpływ progu dyskryminacji na szerokość impulsu wyjściowego.
4.Filtr quasi-gaussowski (CR)^n –(RC)^m Efekty kształcenia:
•Student potrafi zaprojektować filtr o zadanym paśmie przenoszenia.
•Student potrafi wyznaczyć wartość średniokwadratową szumu na podstawie pomiaru widmowej gęstości szumu.
•Student potrafi określić wpływ kolejnych stopni całkujących i różniczkujących na stosunek sygnały do szumu.
5.Układy odbioru informacji czasowej Efekty kształcenia:
•Student potrafi oszacować wpływ czułości ładunkowej dyskryminatora na odpowiedź układu przy dyskryminacji na czole impulsu.
•Student potrafi oszacować wpływ efektu drżenia i efektu wędrowania na odpowiedź układu przy dyskryminacji na czole impulsu.
•Student potrafi zbudować dyskryminator stałofrakcyjny.
6.Tor spektrometryczny Efekty kształcenia:
•Student potrafi określić odpowiedzi poszczególnych stopni toru spektrometrycznego na wymuszenie w postaci skoku napięcia.
•Student potrafi określić wpływ czasu kształtowania kolejnych stopni na kształt impulsu wyjściowego.
•Student potrafi określić wpływ pojemności detektora na odpowiedź toru spektrometrycznego.
•Student potrafi określić wpływ pojemności detektora i czasu kształtowania kolejnych stopni na ekwiwalentny ładunek szumu.
Zajęcia seminaryjne
W ramach seminarium każdy student przygotowuje prezentację na zadany temat na podstawie wskazanych materiałów. Oceniana będzie zawartość merytoryczna oraz sposób prezentacji. Przy ocenie końcowej z zajęć seminaryjnych uwzględniana będzie również aktywność studentów w trakcie wszystkich zajęć seminaryjnych.
Zagadnienia omawiana na seminariach obejmują:
1.Zastosowania i porównanie parametrów wybranych wzmacniaczy pomiarowych.
2.Porównanie architektur i parametrów wybranych przetworników analogowo- cyfrowych.
3.Przedwzmacniacze ładunkowe w technologii CMOS.
4.Efekty podziału ładunku w krzemowych detektorach paskowych i pikselowych.
5.Zastosowanie krzemowych detektorów paskowych do obrazowania medycznego.
6.Zastosowanie detektorów pikselowych do obrazowania medycznego.
7.Zastosowanie układów CCD w systemach obrazowania medycznego.
8.Detektory i systemy elektroniki odczytu dla radiografii protonowej.
9.Specjalizowane układy scalone do elektrycznej stymulacji i rejestracji sygnałów z komórek nerwowych.
10.Specjalizowane układy scalone do odczytu pozycjoczułych detektorów promieniowania.
11.Twierdzenie Campbella-Francisa. Mierniki natężenia impulsów.
12.Fotopowielacze krzemowe i ich zastosowanie w systemach tomografii komputerowej i tomografii pozytonowej.
Efekty kształcenia:
•Student potrafi samodzielnie przestudiować określone zagadnienie w oparciu o wskazane materiały.
•Student potrafi przygotować prezentację i przedstawić dany zagadnienie w sposób zrozumiały dla pozostałych uczestników seminarium.
Sposób obliczania oceny końcowej
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej wymaga uzyskania pozytywnych ocen z egzaminu, ćwiczeń audytoryjnych i ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia arytmetyczna ocen z egzaminu (E), seminarium (S) i ćwiczeń laboratoryjnych (L): OK = (E+S+L)/3
Wymagania wstępne i dodatkowe
•Znajomość podstaw teorii obwodów i podstaw elektroniki na poziomie kursów Podstawy elektroniki i Przyrządy i układy półprzewodnikowe.
•Znajomość fizyki ciała stałego na poziomie podstawowego kursu fizyki.
Zalecana literatura i pomoce naukowe
K. Korbel, Układy elektroniki front-end. AGH, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2000.
K. Korbel, Szum, sygnał, filtracja w jądrowej spektrometrii amplitudowo-czasowej. Wydawnictwa AGH, Kraków 2011.
M. Nadachowski, Z. Kulka, Analogowe układy scalone. Warszawa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1985.
P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki Cz. 1 i Cz. i, Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2003.
H. Spieler, Semiconductor Detector Systems. Oxford University Press, 2005 B. Razavi, Fundamentals of Microelectronics, John Willey & Sons Inc. 2008.
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
Nie podano dodatkowych publikacji
Informacje dodatkowe
1. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych i z ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Zaliczenie seminarium student uzyskuje na podstawie oceny z przygotowanej prezentacji i obecności na zajęciach. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 1 zajęcia seminaryjne w danym semestrze, nie uzyskuje zaliczenia.
3. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest uzyskanie zaliczeń ze wszystkich ćwiczeń przewidzianych w programie. W razie nieobecności na ćwiczeniach laboratoryjnych studentowi przysługuje możliwość wykonania tych ćwiczeń w wyznaczonym przez prowadzącego terminie.
4. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 1 ćwiczenie laboratoryjne w danym semestrze, zostaje pozbawiony możliwości wykonania tych ćwiczeń w dodatkowym terminie i nie uzyskuje zaliczenia.
5. Stwierdzenie przez prowadzącego nieprzygotowania do zajęć laboratoryjnych pozbawia studenta możliwości przeprowadzenia danego ćwiczenia i jest równoznaczne z nieobecnością nieusprawiedliwioną.
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie
studenta
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Udział w wykładach 14 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 14 godz
Przygotowanie do zajęć 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 14 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 128 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
