Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar

Áramkör tervezés (KHXAT2TBNE)

Tantárgykód: KHXAT2TBNEKredit: 5
Angol cím: Circuit design
Óbudai Egyetem
Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
Híradástechnikai Intézet
Tantárgyfelelős: Dr. Gyányi Sándor
Heti óraszámElmélet: 2
Gyakorlat: 0Labormérés: 2
Tárgy teljesítésének feltétele: Vizsga
Előtanulmányok:
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 rendszer ismertetése. Mikroszámítógépek programozása assembly nyelven. Editor, assembler, linker programok használata, ellenőrzött programfuttatás, integrált fejlesztő környezetek. Adat be- és kimeneti eszközök illesztése mikroprocesszoros rendszerhez. Digitális rendszerek fejlesztő eszközeinek ismertetése.
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
Zárthelyi.51
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.131
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
Vizsga módja
Az aláírás feltétele a laboratóriumi mérési feladatok teljesítése a szorgalmi időszak végéig.
A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte a tárgyból.
Vizsga a teljes félévi anyagból írásban (részben teszt).
Kötelező irodalom: Dr. Gyányi Sándor, Dr. Wührl Tibor: Digitális jelfeldolgozó hálózatok gyakorlati megvalósításaDr. Gyányi Sándor, Dr. Wührl Tibor: Beágyazott vezérlők tervezése dsPIC33 eszközökkeldsPIC33F Family Data Sheet (http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/70165a.pdf)
Ajánlott irodalom:
Utolsó módosítás: