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

-

A három féléves tárgy feladata az elektronikai alkatrészekre, a mikroelektronikára és az elektronikus áramköre vonatkozó azon alapismeretek elsajátíttatása, amelyek minden villamosmérnök számára nélkülözhetetlenek.

A tárgy első része az alkatrészek, aktív eszközök felépítését, működését, elektromos paramétereit ismerteti és a mikroelektronika alapfogalmait mutatja be. A továbbiakban erre a bázisra támaszkodva tárgyalja az egyenirányítók, lineáris erősítők, nemlineáris áramkörök, oszcillátorok, keverők, digitális alapáramkörök, kevert módusú áramkörök, nagyfrekvenciás áramkörök működését, tervezési módszereit.

A tantárgy jártasságot ad az elektronikai alkatrészek paramétereinek kezelésében, az ezen alkatrészekből felépített alapáramkörök valamint összetettebb egységek elektromos tulajdonságainak számítási módszereiben (erősítés, frekvenciamenet, impedanciák, tranziesek, zaj, stb.) és tervezésük alapvető kérdéseiben. Súlyt helyez a számítógépes tervezési eljárásokra.

A tárgy megfelelő bázist nyújt az adott területen ahhoz, hogy a későbbi, szakirányi képzés tantárgyai az elektronikai alapfogalmak biztos ismeretére támaszkodhassanak. A tárgy harmadik féléve a szakirányok speciális igényeit kiszolgálandó három (leginkább a témák súlyozásában eltérő párhuzamos kurzusban kerül előadásra.

A harmadik félév a szelektív, a nemlineáris, a nagyfrekvenciás áramkörökkel, az energia átalakítási technika elemeivel, az elosztott paraméteres áramkörökkel valamint a termikus problémákkal foglalkozik.

Az elektronikai alkatrészek zaja. Alapfogalmak: zajsávszélesség, teljesítményspektrum, amplitúdóelosztás. Termikus zaj, sörétzaj, megoszlási zaj. Az alkatrészek zaj helyettesítőképe, bemenetre és kimenetre redukált zaj. Az alapáramkörök zaj tulajdonságainak vizsgálata. A zajtényező. Fáziszárt hurkok és alkalmazásaik. Felépítés, kisjelű helyettesítőkép, osztályozás, a lineáris modell analízise.

Fáziszárt hurok:

• Blokkvázlat, működés, átviteli függvény,
• Fázisdetektor típusi, jellemzők, megvalósítások,
• Tranziens viselkedés, követési tulajdonságok különböző bemenő jelekre,
• Megvalósítási kérdések, alkalmazási példák.

FM modulátor, demodulátor, órajel előállítás, jitter.

Szelektív elektronikus áramkörök. Specifikáció, approximáció, toleranciaséma, transzformációk. A kaszkád szintézis. Aktív RC szűrők. Kapcsolt kapacitású szelektív áramkörök. Rezonáns építőelemekkel (rezgőkör, kerámia szűrő) felépített szűrők.

Frekvencia függő áramkörök

• Pólus és zérus elrendezések (első és másodfokú), frekvencia tartománybeli viselkedés, építő elemek: aluláteresztő, felüláteresztő, sáváteresztő.
• Rendszertechnikai megközelítés: a tolerancia séma (specifikáció).
• Matematikai megközelítés: az approximáció. Különböző approximációs módszerek, ezek pólus zérus elrendezése. Magasabb fokszámú elrendezések.
• Referens aluláteresztő, transzformációk, katalógus használat. Transzformációk hatása a pólus zérus képre.
• A megvalósítás gyakorlati kérdései.
• Realizáció műveleti erősítővel. Néhány áramkör ismertetése. Tervezési példa.
• Realizáció L-C elemekkel, katalógus sajátságok, tervezési eltérések.
• Különleges szelektív áramkörök (kvarc, kerámia, üregrezonátor stb.)
• Kapcsolt kapacitású elemek. Állapotváltozós leírás, univerzális szűrő.
• A digitális megvalósítás különleges tulajdonságai.

Nemlineáris jelformáló áramkörök: egyenirányítók, vágó és szintbeállító áramkörök, töréspontos karakterisztikájú áramkörök. Logaritmikus és exponenciális erősítők. A keverés és frekvencia transzponálás áramkörei.

Modulátorok és demodulátorok

• AM, FM, PM modulátorok és demodulátorok
• Két és négynegyedes szorzók, kiegyenlítés
• Kapcsolók szorzóüzeme.

Néhány példa nagy integráltságú áramkörökre.

• Egy chipes telefonkészülék.
• ASK, FSK adó-vevő

Az energia-átalakító technika alapjai. Egyenirányítók. Egyenfeszültség stabilizátorok: áteresztő tranzisztoros és kapcsoló üzemű megoldás. A túláram védelem. Egyenfeszültség-egyenfeszültség konverterek. Tirisztorok és kapcsolástechnikájuk alapjai. Háromfázisú egyenirányítók.

Teljesítmény átalakítók

Különböző DC/DC átalakítók, AC/DC átalakítás. Hatásfok kérdések. A megvalósítás kérdései. Elektromos áramkörök termikus problémái, hőelvezetési módszerek.

Az elosztott paraméteres áramkörök problémái. Elosztott paraméteres passzív, lineáris elemek leírása a frekvencia- és az időtartományban. Elosztott reaktáns elemeket tartalmazó analóg áramkörök (igen nagy frekvenciás erősítők, oszcillátorok, keverők stb.) tulajdonságai, tervezése. Elosztott áramkörök mikroelektronikai megvalósítása.

Nagyfrekvenciás, (elosztott paraméterű áramkörök)

• A távíró egyenlet, megoldása speciális esetben, reflexiós tényező függése a lezárás helyétől és fajtájától a frekvencia tartományban.
• A tápvonal mint áramköri elem
• Az S mátrix, a leírás jelentősége, tulajdonságok, reflexiómentesítés
• A csillapító mint áramköri elem, hatása a zajra és a reflexióra.
• A távvezeték viselkedése impulzus jelekre lineáris és nem lineáris lezárások között, a Bergeron szerkesztés
• Extrém lezárású tápvonal impulzus válasza, felhasználások
• Számítógép hálózatok hardver problémái, a maximális adatátviteli sebességet korlátozó tényezők
• Nagyfrekvenciás és mikrohullámú erősítők tervezési és kivitelezési problémái, jeltisztasági problémák, föld lemezek.
• Kitekintés az optikai tartományú adatátvitelre és jelfeldolgozás elemeire.
• Integrált nagyfrekvenciás áramkörök. Oszcillátorok, teljesítmény osztók.

Elektronikus áramkörök termikus problémái. Kondukciós és konvekciós hőelvesztés. Hűrőszerelvények, forszírozott hűtés. A heat pipe használata. Berendezések hőháztartásának tervezése CFD-vel. Mobil berendezések hűtési problémái.

Tantermi előadások, számítógépes illusztrációval (ppt prezentációk, illetőleg on-line szimulációs bemutatók), kisebb részben tantermi példa-megoldási gyakorlatok.

A tárgy 3. félévre párhuzamos kurzusok formájában kerül előadásra, a szakirányok csoportjának részben eltérő igényeit kielégítendő. A kurzusok mindegyike tárgyalja a tematikában megjelenő összes ismeretet, de a súlyozás erősen eltérő lehet. A témák közül azok, amelyek az adott kurzusra támaszkodó szakirányok szempontjából közvetlen jelentőségűek, kiemelt részletességgel tárgyalandók.

A VIMH 3032 kódú tárgy a híradástechnika főszak és a távközlés főszak hallgatói számára kötelező.

1. A szorgalmi időszakban:

A vizsgaidőszak első három hetében a TVSz adta keretek között az aláírás pótlólagos megszerzésére lehetőséget adunk.

Megbeszélés szerint

Haizmann-Varga-Zoltai: Elektronikus áramkörök

H. Tietze- Ch.Schenk: Analóg és digitális áramkörök