Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Elektronika 2

    A tantárgy angol neve: Electronics 2

    Adatlap utolsó módosítása: 2022. augusztus 29.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar     		Villamosmérnöki szak, BSc képzés
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUAC11 5 4/1/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Balogh Attila,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://www.aut.bme.hu/Course/VIAUAC05
    4. A tantárgy előadója Dr. Futó András, adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    Dr. Gájász Zoltán, adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Villamos hálózatok, elektronikus eszközök és alapáramkörök, lineáris szabályozáselmélet alapjai
    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:
    Jelek és rendszerek 1,2
    7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy alapot teremt az összetettebb elektronikus rendszerek rendszerbeli funkciójának, működésének és áramköri felépítésének megismeréséhez, és foglalkozik az összetettebb jelszintű és teljesítményelektronikai áramkörök, valamint összetettebb egységek számítási módjával és tervezésük alapvető kérdéseivel. Az összetettebb egységek, tárgyalását az teszi lehetővé, hogy a tantárgy erősen épít a Jelek és rendszerek 1 és 2, a Mikroelektronika, az Elektronika 1, valamint a Méréstechnika tantárgyak anyagára, ezáltal közelebb kerülve a szaktárgyakban oktatott alkalmazásokhoz. A tantárgy megfelelő bázist nyújt az adott területen ahhoz, hogy a későbbi, specializálódó képzés tantárgyai az elektronikai alapfogalmak és módszerek biztos ismeretére
    támaszkodhassanak.
    8. A tantárgy részletes tematikája Az előadások részletes tematikája

    1. hét
    Nemlineáris áramkörök elvi megoldási módozatai, digitális megközelítés, dióda karakterisztika közelítései, egyszerű törtvonalas áramkörök, hatványfüggvények, exponenciális és logaritmikus erősítők. Több töréspontos áramkörök, abszolútérték-képző műveleti erősítős áramkör, analóg effektívérték számítása példákkal. PSPICE alapú szimulációk.

    2. hét
    Feszültségreferencia áramkörök. Zener diódás és Band-Gap referencia forrás. Külső eredetű zajok, zavartatás, galvanikusan csatolt zajok.

    3. hét
    Induktívan és kapacitívan csatolt zajok, számítási és védekezési elvek. Analóg szabályozók, stabilitás feltétele, fázistartalék fogalma. Lineáris szakasz szabályozása arányos szabályzóval. Integráló szakasz szabályozása PI szabályzóval. Analóg PI szabályzó megvalósítása műveleti erősítővel és transzkonduktancia erősítővel.

    4. hét
    Közvetlen és közvetett szinkronozás fogalma. PLL felépítése, tipikus jelhordozók. Fázisdetektorok típusai: élvezérelt számlálós, XOR kapus, analóg szorzós változat. Háromfázisú feszültségvektor fázishelyzetének szoftveres detektálása. Kétállapotú jelek vezérelhető oszcillátorai, szinuszos oszcillátor vezérlése Varicap diódával, DDS.

    5. hét
    PLL szabályozók felépítése és méretezése, követési és nagyjelű tulajdonságok. PLL alkalmazásai.

    6. hét
    Szűrőáramkörök alapfogalmai, szűrőtervezés lépései. Passzív R-C, R-L, R-L-C, aktív R-C, R-L, R-L-C, Sallen-Key alaptag, kapcsolt kapacitásos szűrők, jelillesztés digitális megvalósításhoz.

    7. hét
    Rezgőkvarc és közvetlen áramköri környezete, helyettesítő kapcsolások. Esettanulmány: NTC jelének feldolgozása mikrokontrollerrel.

    8. hét
    Teljesítmény félvezetők, dióda kapcsolóüzemű jellemzői, bipoláris tranzisztor, Darlington kapcsolás, tirisztor, TRIAC, MOSFET, IGBT

    9. hét
    Egy- és háromfázisú diódás egyenirányítók, induktív és kapacitív szűréssel. Váltakozó áramú szaggatók ohmos és induktív terheléssel.

    10. hét
    Egyenáramú átalakító kapcsolások, sönt szabályzó, soros áteresztő tranzisztoros tápegység, LDO. Áramkorlátozási megoldások. Feszültségcsökkentő (BUCK), feszültségnövelő (BOOST), polaritásfordító (BUCK-BOOST) és FLYBACK kapcsolóüzemű DC-DC átalakítók.

    11. hét
    Kapcsolóüzemű tápegységek vezérlése és szabályozása, egy egyszerű vezérlő IC bemutatása. Kapcsolóüzemű átalakítók veszteségei, veszteségek csökkentése. Szinkron BUCK kapcsolás. Egyfázisú teljes hídkapcsolású kétszintű inverter R, L, RL terheléssel. Félhíd kapcsolású kétszintű inverter.

    12. hét
    Egyfázisú inverterek vezérlése, ellenütemű és eltolt vezérlés. Szinuszos feszültség előállítása impulzusszélesség modulációval. Háromfázisú kétszintű inverter kapcsolása és vezérlése. Passzív alkatrészek melegedése, terhelhetőség hőmérsékletfüggése. Dióda és tranzisztor disszipációjának számítása folytonos és kapcsolóüzemű működés esetén.

    13. hét
    Hűtés statikus méretezése, villamos analógia. Tranziens termikus impedancia fogalma.

    A gyakorlatok részletes tematikája

    2. hét
    Nemlineáris áramkörök számítása: nemlineáris karakterisztika megvalósítása diódás hárompólusok, valamint logaritmikus és exponenciális erősítők felhasználásával. Egyszerű Zener diódás stabilizátor méretezése. Műveleti erősítős Zener-diódás referenciaforrás méretezése.

    4. hét
    Külső eredetű zajok számítása: galvanikusan, induktívan és kapacitívan becsatolt zavarok hatásának vizsgálata. Analóg szabályozók méretezése: műveleti erősítős analóg PI szabályzó számítása.

    6. hét
    PLL fázisdetektorainak, feszültségvezérelt oszcillátorainak méretezése: élvezérelt számlálós fázisdetektor, egyszeresen integráló típusú VCO átviteli tényezőjének számítása. PLL nagyjelű jellemzőinek vizsgálata: befogási és követési tartomány meghatározása, PLL szabályzójának hangolása. Frekvencia szintézis megvalósítása.

    8. hét
    Passzív és aktív szűrőáramkörök tervezése: első- és másodfokú fokú passzív és elsőfokú műveleti erősítős szűrőáramkörök tervezése. Félvezetők (dióda, BJT, MOSFET) kapcsolóüzemének vizsgálata és disszipációjának számítása.

    10. hét
    Félvezetők hűtésének méretezése. ACDC átalakító kapcsolások jellemzőinek számítása: kapacitív szűrésű egyenirányító vezetési szögének meghatározása, kimenő feszültség számítása.

    12. hét
    DCDC (BUCK és BOOST) átalakítók tervezése, jellemzőinek számítása. DCAC átalakítók: egyfázisú inverter áram- és feszültség jelalakjainak számítása.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Az előadások alapvetően a frontális oktatás technikáját alkalmazva ismertetik meg a hallgatókkal a tudás kompetenciaelemek által meghatározott információkkal. Az előadások és az elérhető írásos tananyagok egymást kiegészítik, külön-külön nem elegendőek a megfelelő felkészültség eléréséhez. Az önálló gyakorlati foglalkozások az előadásoknak megfelelő tematikával, példákon keresztül segítik elő az ismeretek alkalmazását és készségszintű elsajátítását. A hallgatók az előadásokon és a gyakorlatokon végzett aktivitástól függően plusz pontokat szerezhetnek, amelyek az érdemjegybe beszámítanak.
    10. Követelmények Szorgalmi időszakban:
    Az aláírás megszerzésének feltétele: 2 összegző teljesítményértékelés (zárthelyi) megírása minimum elégséges (2) eredménnyel és a gyakorlatok látogatása legalább a TVSZ előírása szerinti minimumnak megfelelően

    Vizsgaidőszakban:
    Írásbeli vizsga, legalább elégséges eredmény esetén a javításra szóbeli lehetőséget biztosítunk. Jeles osztályzatot csak a vizsga írásbeli részének teljesítése után szóbeli vizsgával lehet szerezni.
    11. Pótlási lehetőségek A két összegző teljesítményértékelés (zárthelyi) pótlására a szorgalmi időszakban egy-egy alkalmat biztosítunk.
    12. Konzultációs lehetőségek A kiscsoportos gyakorlatokon felül a zárthelyik előtt előadótermi konzultációt tartunk.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Elektronika 2 elektronikus jegyzet.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra70
    Félévközi készülés órákra10
    Felkészülés zárthelyire30
    Házi feladat elkészítése0
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Balogh Attila, docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    Dr. Futó András, adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    Dr. Gájász Zoltán, adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    IMSc tematika és módszer A programban részt vevő hallgatókat elkülönített gyakorlati kurzusokra osztjuk be. Ezeken a gyakorlatokon kevesebb, de összetettebb példát oldunk meg. A gyakorlatokon példamegoldással és találós kérdések megválaszolásával plusz pontok szerezhetők. Az összegző teljesítmény értékeléseken a megszokott öt feladaton felül egy erősen gondolkodtató hatodik feladatot is adunk, amely megoldása nem szükséges a jeles osztályzat eléréséhez. A gondolkodtató feladat megoldása is beleszámít az összes pontszámba, de jeles osztályzat elérése mellett plusz pontot is jelent.
    IMSc pontozás Az összegző teljesítmény értékelések mindegyikénél legfeljebb 5 (összesen 10) plusz pont szerezhető. A gyakorlatokon és előadásokon mutatott aktivitást legfeljebb 15 plusz ponttal jutalmazzuk. A plusz pontok iMSc pontokká alakulnak, ha a tantárgyból a hallgató jeles osztályzatot ér el.