BME VIK - Elektronika 1

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék dr. Telek Miklós József,

4. A tantárgy előadója Dr. Koller István, mestertanár, HIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Jelek és rendszerek, Mikroelektronika

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

(NEM TárgyTeljesítve_Képzésen("BMEVIHIAB02") )

ÉS

(( (EgyenCsoportTagja("VILL - 2022 - MINTATANTERV HALLGATÓI") VAGY
EgyenCsoportTagja("VILL - 2022ENG - MINTATANTERV HALLGATÓI"))
ÉS
TárgyEredmény( "BMEVIHVAB02" , "aláírás" , _ ) = -1 ÉS
TárgyTeljesítve("BMEVIEEAB01"))

VAGY

( (EgyenCsoportTagja("2014_tanterv_hallgatoi_vill") VAGY
EgyenCsoportTagja("2014_tanterv_hallgatoi_vill_eng"))

ÉS
(TárgyEredmény( "BMEVIHVAB01" , "aláírás" , _ ) = -1 VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIHVAB02" , "aláírás" , _ ) = -1 )) )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:
-

7. A tantárgy célkitűzése A tárgyban a Mikroelektronika tárgyban megismert félvezető alkatrészek, a bipoláris és térvezérlésű tranzisztorok alkalmazástechnikáját sajátítják el a hallgatók, nagyban támaszkodva a Jelek és rendszerek tárgyban megtanult ismeretekre is. A tárgy a félvezetős alapáramkörök munkaponti linearizálás módszerével történő számítását, kisfrekvenciás, nagyfrekvenciás analízisét mutatja be. Érinti a bipoláris és térvezérlésű tranzisztorokkal felépített műveleti erősítők alapvető kapcsolástechnikai ismereteit, az áramkörök egyszerű stabilitás vizsgálatát. A kisjelű vizsgálatok mellett a tárgy foglalkozik az áramkörök nagyjelű analízisével is. A tárgy a kézi analízis módszerek mellett bemutatja az áramkörök számítógépes szimulációs vizsgálatát is.
A tárgyat teljesítő hallgató képes lesz egyszerű tranzisztoros, műveleti erősítős áramkörök munkaponti, kis- és nagyjelű vizsgálatára, frekvencia függés meghatározására, kézzel is számolható modellek segítségével. A kézi módszerek mellett képes lesz alkalmazni áramkör szimulációs programokat, a kapott eredményeket megfelelően értelmezni tudja.

8. A tantárgy részletes tematikája Az előadások részletes tematikája
1.   Diódák, bipoláris tranzisztorok áttekintése, karakterisztikái, kisjelű, nagyjelű modellek, normál aktív tartomány, LTspice áramkör szimulátor bemutatása.
2.   Bipoláris tranzisztor munkapont beállítása, munkapont stabilitása, hőmérséklet függése, nagyjelű viselkedés, kivezérelhetőség, egyenáramú, váltóáramú helyettesítőkép, áramtükör.
3.   Növekményes, kiürítéses MOSFET-ek, JFET-ek rajzjelei, karakterisztikái, elzáródás alatti, feletti viselkedés, munkapont beállítása, kivezérelhetőség nagyjelű viselkedés, egyenáramú, váltóáramú helyettesítőkép.
4.   Teljesítményerősítők, komplementer tranzisztor párok, „A” és „B” osztályú működés tárgyalása: kimeneti teljesítmény, telepből felvett teljesítmény, hatásfok, disszipáció
„A-B” „C” és „D” osztályú erősítők, hővezetési helyettesítőkép, hűtőbordák méretezése.
5.   Bipoláris tranzisztorok kisjelű frekvencia független helyettesítő képei, lineáris erősítők visszahatásmentes helyettesítő képe: Rbe, Aü, Rki, földelt emitteres, földelt bázisú, földelt kollektoros alapkapcsolás paraméterei.
6.   FET-ek kisjelű frekvenciafüggetlen helyettesítő képei, földelt source-u, Földelt gate-ü, Földelt drain-ü alapkapcsolás paraméterei.
7.   Frekvenciafüggő vizsgálatok, Bode diagramok áttekintése, a csatoló kondenzátor, a párhuzamos ági kapacitás vizsgálata, az emitter, source komplexum vizsgálata, induktív csatolású fogyasztó vizsgálata, transzformátoros csatolás vizsgálata.
8.   A bipoláris és FET tranzisztorok parazita kapacitásai és munkapont függésük Cbe, Cbc, (Cgs, Cds), a bipoláris tranzisztor áramerősítési tényezőjének frekvencia függése, Tranzit frekvencia, a Miller hatás, az alapkapcsolások frekvencia függő vizsgálata, erősítőlánc frekvenciafüggésének vizsgálata, kaszkód kapcsolás, fázishasító kapcsolás.
9.   Differenciál erősítők, differenciális és közös módusú leírás, differenciál erősítők alapkapcsolásai, nagyjelű viselkedés, offset feszültség és okai, láncba kapcsolt erősítők offsete.
10.   Az ideális műveleti erősítő és alapkapcsolásai: invertáló, nem invertáló, összeadó, kivonó, integrátor, differenciáló. Egyszerű műveleti erősítő belső felépítése, műveleti erősítő munkapont beállítása, Bias, offset, drift.
11.   Aszimmetrikus, szimmetrikus jelvezetés, a differencia erősítőtől a mérőerősítőig, az erősítők bemenő ellenállása, közös módusú elnyomásuk, változtatható erősítésű mérőerősítő.
12.   Negatív visszacsatolás műveleti erősítőkben, hurokerősítés, lineáris erősítők stabilitás vizsgálata (Nyquist, Bode), műveleti erősítők kompenzálása, visszacsatolt erősítő frekvenciamenete; GBW, Unity Gain Stable fogalmak, az egy pólusú, két pólusú nyílt hurkú erősítés modellek vizsgálata, a maximális jelváltozási sebesség (Slew Rate) vizsgálata.
13.   Komparátorok, hiszterézises komparátor, bistabil, monostabil, astabil multivibrátorok, elektronikus kapcsolók diódával, MEMS architektúrával, MOSFET-tel.

A gyakorlatok/laborok részletes tematikája
1.   Lineáris rezisztív hálózatok számítása. Vezérelt generátoros áramkörök vizsgálata. LTspice megismerése és alkalmazása lineáris rezisztív és vezérelt generátoros hálózatok analízisére.
2.   Bipoláris tranzisztorok munkapontbeállítása, bázisosztó, áramgenerátoros munkapont beállítás, többfokozatú bipoláris tranzisztoros áramkörök munkapont számítása.
3.   Reaktáns és rezisztív elemeket tartalmazó bipoláris tranzisztoros kapcsolások kivezérelhetőségének vizsgálata.
4.   FET-es áramkörök (növekményes kiürítéses MOSFET, JFET) munkapont beállítása és kivezérelhetőség vizsgálata .
5.   A és B osztályú teljesítményerősítők analízise, hűtőborda méretezés.
6.   Bipoláris tranzisztoros áramkörök frekvenciafüggetlen, kisjelű vizsgálata, váltóáramú helyettesítőkép, lineáris kisjelű helyettesítőkép alkalmazása, LTspice szimulációk összevetése kézi számításokkal.
7.   FET tranzisztoros áramkörök frekvenciafüggetlen, kisjelű vizsgálata, váltóáramú helyettesítőkép, lineáris kisjelű helyettesítőkép alkalmazása, LTspice szimulációk összevetése kézi számításokkal.
8.   Bipoláris és FET tranzisztoros áramkörök kisfrekvenciás frekvenciafüggésének vizsgálata csatoló és emitter (source) kondenzátor hatásának vizsgálata, Bode diagram készítése LTspice szimulációk összevetése kézi számításokkal.
9.   Bipoláris, illetve FET tranzisztoros áramkörök nagyfrekvenciás frekvenciafüggő vizsgálata, lineáris kisjelű helyettesítőkép alkalmazása, Miller hatás, Bode diagram készítése, LTspice szimulációk összevetése kézi számításokkal.
10.   Differenciálerősítős áramkörök számítása, munkapontbeállítás, kisjelű analízis, offset feszültség számítása.
11.   Ideális műveleti erősítős kapcsolások analízise, nem ideális áramkörök egyenáramú hibaanalízise, offszet, drift számítása.
12.   Differenciális és aszimmetrikus jelvezetés vizsgálata, mérőerősítős kapcsolások számítása.
13.   Stabilitás számítás, visszacsatolt műveleti erősítők frekvenciafüggő vizsgálata, különböző nyílthurkú erősítés modellek alkalmazása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás, kiscsoportos vezetett gyakorlat, a 10 legjobb ZH-t író hallgató számára tehetséggondozás program laboratóriumunkban

10. Követelmények Szorgalmi időszakban: 1 db hagyományos zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)
Vizsgaidőszakban: Hagyományos írásbeli vizsga, kézzel írva, egy elméleti, négy gyakorlati feladat megoldásával.

11. Pótlási lehetőségek A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására.
A sikertelen pótzárthelyi a pótlási időszakban ismételten pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén előzetesen egyeztetett időpontban konzultációt biztosítunk.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Minden előadáshoz, gyakorlathoz a tárgy moodle rendszerében elérhető segédanyagok:
-   Előadás videó.
-   Előadás fóliák.
-   Előadás jegyzet - az előadás fóliák részletes magyarázata.
-   LTspice szimulációk az előadáshoz, amelyekkel az órán megismert kapcsolások kipróbálhatók, megváltoztathatók, analizálhatók, tanulmányozhatók.
-   Gyakorlat videó.
-   Gyakorlat példák, szorgalmi feladatok, korábbi ZH feladatok megoldásokkal.
-   LTspice szimulációk a gyakorlat példákhoz, amelyekkel a kézi számítások eredményei ellenőrizhető, összevethetők.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	21
Felkészülés zárthelyire	33
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	40
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Koller István, mestertanár, HIT

IMSc tematika és módszer Emelt szintű gyakorlatok, amelyek során a gyorsabb haladás több, összetettebb feladat megtárgyalását, megoldását teszi lehetővé.

IMSc pontozás IMSc pontot szerezni a NZH-n megoldott többletfeladattal és a vizsgán megoldott többletfeladattal lehet.
Szerezhető IMSc pont összesen: 25
A zárthelyin a normál követelményhez tartozó feladatokon túlmenő, további két feladat megoldásával maximálisan 10 IMSc pont szerezhető.
Az írásbeli vizsgán a normál feladatokon túlmenő, további két feladat megoldásával maximálisan 15 IMSc pont szerezhető.
IMSc pontot az szerezhet a zárthelyin, illetve a vizsgán, aki az ott kitűzött normál feladatok megoldásával a jeles szintet elérte.
Az IMSc pontok megszerzésének lehetősége a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.