Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar

Áramkör tervezés (KHTAT11TND)

Tantárgykód: KHTAT11TNDKredit: 7
Angol cím: Circuit Design
Óbudai Egyetem
Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
Híradástechnikai Intézet
Tantárgyfelelős: Dr. Gyányi Sándor
Heti óraszámElmélet: 4
Gyakorlat: 0Labormérés: 2
Tárgy teljesítésének feltétele: Vizsga
Előtanulmányok:
KMEEL22TNDElektronika II. laboratórium
Oktatási cél:Modern analóg és digitális áramkörök tervezési folyamatának megismerése.
A tananyag:Aktív elemek és azok munkapontjának beállítása.
Aktív elemek dinamikus működése (lineáris üzemmód és kapcsolóüzem).
Alapáramköri megoldások, alsó határfrekvenciára méretezés, szelektív erősítők.
Műveleti erősítők és azokkal felépíthető kapcsolások, kivezérelhetőségek.
Beágyazott vezérlők analóg környezete (tápellátási megoldások, A/D, D/A).
Mikroszámítógépek felépítése. Buszrendszerek, kommunikáció a mikroprocesszor és a rendszer elemei között a buszon. Memória és periféria illesztők használata. A mikrovezérlő mint alkatrész. A hardver jellemzői: a belső memóriák (adat- és program memória), a beépített interfészek (időzítő/számláló, soros és párhuzamos kommunikációs áramkörök) működésének valamint a megszakítás rendszernek az ismertetése. Mikroszámítógépek programozása assembly nyelven. Editor, assembler, linker programok használata, ellenőrzött programfuttatás, integrált fejlesztő környezetek.
Előadás témaköreHétÓra
Dióda karakterisztikák (nyitó irányú és letörési a záró tartományban). Tranzisztorok működése, karakterisztikák. Tranzisztorok lineáris és kapcsolóüzemmódjának bemutatása a karakterisztikán.
Tápegység kialakítások. Egyenirányítás (egyutas, kétutas és graetz). Tápszűrés, puffer méretezés. Táp stabilizálás: áteresztő tranzisztoros megoldás (tranzisztoros példa, 78xx integrált áramkör példa, LM317 példa). Kapcsolóüzemű tápegységek elv, gyakorlati alkalmazás.
Tápszűrési feladatok, konstrukciós kérdések, földhurok probléma.
14
Aktív áramkörök működésének áttekintése, helyettesítő képek, karakterisztikák.
Lineáris üzemmódok: alapkapcsolások (FE, FB és FC). Visszacsatolások, negatív visszacsatolás FE alapkapcsolás esetén.
Alsó határfrekvenciára méretezés (csatoló kondenzátorok és Ce).
Differenciál erősítő.
Kimeneti végfok erősítő. Különböző munkapont beállítások.
Végfok IC működése (katalóguslap alapján).
24
Műveleti erősítők
Műveleti erősítők belső felépítése (működés elemzés katalóguslap alapján). Fontosabb paraméterek, helyettesítő kép.
Műveleti erősítő alapkapcsolások és azok méretezése, tápellátás igény, féltáp előállítása, szintillesztés.
Aktív RC szűrés.
34
Beágyazott vezérlők környezete:
Kapcsoló üzemmódban vezérelt tranzisztor meghajtás (LED és relé kapcsolás). Induktív fogyasztó ki-be kapcsolás problémája, tranziens oltó dióda.
Bemeneti szintillesztés, Schmitt-trigger bemenet.
Speciális szintillesztő áramkörök, pl RS422; RS232, ezek működésének vizsgálata.
D/A konverterek működése, felépítése műveleti erősítőből.
A/D konverterek felépítése és működése.
Digitális potenciométer chip-ek.
44
Zárthelyi54
Digitális számítógépek, központi egységek, architektúrák.
Bináris számrendszer, párhuzamos és soros sínrendszerek.
Memóriakezelés, adatbusz, címbusz szerepe a címzésben.
Regiszterek szerepe, programszámláló, utasítás végrehajtás menete.
64
DsPIC 33F sorozatú mikrovezérlők.
Mikroprocesszor alkotóelemei (ALU, regisztertömb, órajelgenerátor, perifériakezelés).
Gépi kódú utasítások felépítése.
Az assembly programozás alapjai, utasítás típusok, címzési módok.
Fejlesztőkörnyezetek.
74
Oszcillátorok, órajel generátorok (monostabil, bistabil, astabil) működési elve.
DsPIC mikrovezérlő működési környezetének tervezése, kapcsolóüzemű tápegység kialakítása.
Rendszer órajel előállítása.
Watch-dog áramkör elve.
Perifériakezelés alapjai, bemeneti és kimeneti I/O portok, pergésmentesítés problémája.
84
MPLABX fejlesztőkörnyezet.
Projekt készítése, fordítási (compile), egybefűzési (link) fázisok.
Hibakeresés, debugger használata.
Alap assembly utasítások, direktívák használata.
94
Assembly utasítások használata.
Veremtár, megszakítás fogalma, használata.
Szubrutinok szerepe a programozásban.
Programozási példák.
104
Órajel beállítás a dsPIC mikrovezérlőkben, tervezési szempontok, példák.
Perifériakezelés: SPI csatoló, D/A átalakító.
DMA szerepe a perifériakezelésben.
114
A/D és D/A átalakítás.
Analóg jelelőállítás módszerei D/A átalakító segítségével.
Számábrázolási problémák kezelése, túlcsordulásos és telítéses mód.
DSP egység működése.
124
Zárthelyi dolgozat.134
Zárthelyi dolgozat pótlás.144
Labormérés témaköreAlkalomÓra
Forrasztási gyakorlatok.14
Egyenirányító építése és mérése.24
Tranzisztoros erősítő építése és mérése.34
Beágyazott vezérlő fejlesztés, alap működtető program készítése.44
Beágyazott vezérlők: megszakításrendszer, vezérlő program készítés.54
Beágyazott vezérlők: digitális jelgenerátor fejlesztése.64
Számonkérés.74
Félévközi követelmények

Az előadásokon és a gyakorlatokon a részvétel kötelező. Az a hallgató, aki túllépte a TVSZ-ben megengedett hiányzások számát, a félévi követelményeket nem teljesítette, ezért nem kap aláírást, letiltjuk, nem pótolhat.

A hallgató az aláírást csak abban az esetben kaphatja meg, ha a félév során a megírt két nagy zárthelyi dolgozatának mindegyikéből legalább 50%-os eredményt ért el. A zárthelyi dolgozatokat (kivéve a pót zárthelyi dolgozatot) az előadáson íratjuk az alábbi ütemezés szerint:

Időpont

Időtartam

Minimálisan elért eredmény

Témák

1. zh

5. hét

60 perc

50%

1-4. előadások anyaga

(analóg áramköri tervezés).

2. zh

13. hét

60 perc

50%

6-12. előadások anyaga

(beágyazott vezérlők)

zh pótlás

14. hét

60 (120) perc

50%

A pótlandó zh(k) témája.

A pótlás módja:

  • Pótolni csak az a hallgató pótolhat, akit nem tiltottak le.
  • Mind a két zárhelyi dolgozat újra megírható a pót zárthelyi időpontjában és akkor annak az eredménye számít (tehát rontani is lehet).
  • Az a hallgató, aki a szorgalmi időszakban nem szerzett aláírást, a vizsgaidőszak első 10 munkanapjának egyikében egy alkalommal, egy előre megadott időpontban, az aláírás pótló vizsgán még szerezhet aláírást. Ezen a két nagy zárthelyi dolgozatot újra megírhatja.
Vizsga módja

A hallgató csak akkor vizsgázhat, ha az aláírást megszerezte.

A vizsgadolgozat feladatokat és elméleti kérdéseket tartalmaz. A feladatokra és az elméleti kérdésekre 60 perc áll rendelkezésre. Az a hallgató, aki a vizsgán 50%-nál kevesebbet ér el, elégtelen (1) érdemjegyet kap. A vizsgán elért %-os teljesítmény függvényében a hallgatók az alábbi táblázat szerint kapják a vizsgajegyet:

Százalék

Vizsgajegy

85 - 100

jeles (5)

70 - 84

jó (4)

55 - 69

közepes (3)

50 - 54

elégséges (2)

0 - 49

elégtelen (1)

A zárthelyin és a vizsgán semmilyen elektronikus segédeszköz (számológép, mobiltelefon, okosóra stb.) nem használható.

Kötelező irodalom: Digitális Jelfeldolgozó Hálózatok gyakorlati megvalósítása (KVK-2072, Gyányi S. - Wührl T.)Beágyazott vezérlők tervezése dsPIC33 eszközökkel (OE-KVK-2117, Gyányi S. - Wührl T. elektronikus jegyzet)dsPIC33F Family Data Sheet (http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70165a.pdf)
Ajánlott irodalom:
Utolsó módosítás: