Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 1 z 1
(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu:
KOMPUTEROWA ANALIZA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH2. Kod przedmiotu: KAUE 3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia 5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów
ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (WYDZIAŁ AEiI)7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 4
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3 11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Jacek Izydorczyk
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne 13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki niniejszego przedmiotu student umie rozwiązywać równania algebraiczne, zna działania na liczbach zespolonych, umie różniczkować i całkować podstawowe funkcje. Zna podstawy teoretyczne nauki o liniowych i nieliniowych obwodach prądu stałego oraz zmiennego. Umie obsługiwać komputer PC.
16. Cel przedmiotu:
Zasadniczym celem przedmiotu jest zapoznanie się z budową i zasadami funkcjonowania symulatora układów elektronicznych modelującego układy elektroniczne na poziomie równań różniczkowych.17. Efekty kształcenia:
1Nr Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma prowadzenia
zajęć
Odniesienie do efektów dla kierunku
studiów
W1 Zna zasadę działania programu SPICE kartkówka wykład K1_W14
W2 Zna modele podstawowych przyrządów
półprzewodnikowych zaimplementowane w SPICE
kartkówka wykład K1_W13
U1 Potrafi posłużyć się programem SPICE wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
laboratorium K1_U10 K1_U12 U2 Potrafi posłużyć się dedykowanym
oprogramowaniem do projektowania filtrów analog.
wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
laboratorium K1_U16 K1_U25 U3 Potrafi skonstruować prosty makromodel IC wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych
laboratorium K1_U12 K1 Potrafi docenić doniosłość teorii filtrów wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych
laboratorium K1_K01 18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. 15 Ćw. L. 30 P. Sem.
1 należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 2 z 2
19. Treści kształcenia:
Wykład: Wstęp. Program SPICE2. Format danych wejściowych. Rodzaje analiz. Struktura symulatora. Układanie równań obwodu liniowego. Metoda potencjałów węzłowych. Zmodyfikowana metoda potencjałów węzłowych – sposób opisu czterech typów źródeł sterowanych. Algorytm rozwiązywania algebraicznego układu równań liniowych. Rozkład LU. Ocena czasowej złożoności obliczeniowej. Ocena pamięciowej złożoności obliczeniowej.
Techniki stosowane w przypadku macierzy rzadkich. Algorytmy rozwiązywania algebraicznego układu równań nieliniowych. Algorytm Newton-a Raphson-a. Przypadek równania z jedną niewiadomą. Interpretacja graficzna.
Układ równań nieliniowych z wieloma niewiadomymi. Przykład zastosowania do nieliniowego obwodu
elektronicznego – równania potencjałów węzłowych nieliniowego obwodu elektronicznego. Interpretacja – liniowy model zastępczy elementu nieliniowego. Zbieżność obliczeń. Modyfikacje algorytmu Newton-a Raphson-a ułatwiające uzyskanie zbieżności obliczeń. Numeryczne całkowanie nieliniowych równań różniczkowych
opisujących obwód elektryczny. Metody bezpośrednie i pośrednie. Stabilność algorytmu całkowania numerycznego.
Sztywnostabilne algorytmy całkowania. Kontrola wielkości kroku całkowania. Modele elementów elektronicznych I. Opornik, kondensator, cewka, dioda. Modele elementów elektronicznych II.Tranzystor bipolarny, tranzystor polowy złączowy (JFET), tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOS). Modele elementów elektronicznych III.
Model materiału ferromagnetycznego. SPICE, obwody elektryczne, równania liniowe, modelowanie.
Laboratorium: 1) Język symulacyjny programu SPICE2. 2) Model wielkosygnałowy tranzystora bipolarnego.
3) Obliczanie charakterystyk statycznych utworzonego modelu tranzystora. 4) Obliczanie charakterystyk dynamicznych utworzonego modelu tranzystora. 5) Analiza scalonego wzmacniacza różnicowego za pomocą programu SPICE2; parametry statyczne; parametry dynamiczne. 6) Analiza układu przerzutnika Schmitta;
charakterystyka statyczna – analiza odcinkowo-liniowa; charakterystyka statyczna – analiza z wykorzystaniem SPICE2 analiza własności dynamicznych przerzutnika. 7) Prosty makromodel wzmacniacza operacyjnego.8) Projekt filtru aktywnego. 9) Weryfikacja projektu filtru za pomocą programu SPICE2 - wykorzystanie makromodelu wzmacniacza operacyjnego.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1. P.Antognetti, G.Massobrio: Semiconductor Device Modeling with SPICE, McGraw-Hill Book Company, 1988.
2. L.O.Chua, Pen-Min Lin: Komputerowa analiza układów elektronicznych. Algorytmy i metody obliczeniowe, WNT, 1981
3. A.Dobrowolski: Pod maską SPICE'a, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2004.
4. J.Izydorczyk: PSpice. Komputerowa symulacja układów elektronicznych, Helion, 1993.
(http://www.iele.polsl.pl/~izi/Spice/)
5. L.W.Nagel: SPICE2. A Computer Program to Simulate Semiconductor Circuits, Memorandum No UCB/ERL M520, University of California, Berkeley, 9 May, 1975.
6. M.Tadeusiewicz, S.Hałgas, Komputerowe metody analizy układów elektronicznych, WNT, 2008.
22. Literatura uzupełniająca:
1. M.Białko: Analiza układow elektronicznych wspomagana komputerem, WNT, 1989.
2. D.A.Calahan: Projektowanie układów elektronicznych za pomocą maszyny cyfrowej, WNT, 1978.
3. J.Ogrodzki: Komputerowa analiza układów elektronicznych, PWN, 1994.
4. J.Porębski, P.Korohoda: SPICE2. Program analizy nieliniowej układow elektronicznych, WNT, 1992.
5. M.Tadeusiewicz: Metody komputerowej analizy stałoprądowej nieliniowych układów elektronicznych, WNT, 1991.
6. P.W.Tuinenga: SPICE. A Guide to Circuit Simulation & Analysis Using PSpice, Prentice-Hall, Inc., 1988.
Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 3 z 3
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp. Forma zajęć Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
1 Wykład 15/15
2 Ćwiczenia 0/0
3 Laboratorium 30/30
4 Projekt 0/0
5 Seminarium 0/0
6 Inne 2/0
Suma godzin 47/45
24. Suma wszystkich godzin: 92 25. Liczba punktów ECTS:2 3
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2 27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 2 26. Uwagi:
Zatwierdzono:
………. ………
(data i podpis prowadzącego) (data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2 1 punkt ECTS – 30 godzin.
