Ηλεκτρονικά Κυκλώματα
Γενικά
- Κωδικός Μαθήματος: 1404
- Εξάμηνο: 4ο
- Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής (ΕΠ)
- Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό (ΥΠ)
- Γνωστική Περιοχή: Ηλεκτρονική (ΗΛ)
- Διδασκαλία Θεωρίας: 4 ώρες/εβδομάδα
- Πιστωτικές μονάδες ECTS: 6
- Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
- Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1202) Μετρήσεις και Κυκλώματα Εναλλασσόμενου Ρεύματος
- Συντονιστής: Χατζόπουλος Αργύριος
- Διδάσκοντες: Παπακώστας Δημήτριος, Χατζόπουλος Αργύριος
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Σκοπός του μαθήματος είναι η ανάπτυξη της ικανότητας κατανόησης της λειτουργίας των βασικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων καθώς και ανάλυσης και σχεδίασης των βασικών αναλογικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που κατασκευάζονται με διακριτά εξαρτήματα. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:
- Αναγνωρίζει, να αναλύει και να σχεδιάζει τον τρόπο προσαρμογής των πηγών τάσης και των σημάτων τους στις διάφορες βαθμίδες ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος και να αναλύει τα βασικά κυκλώματα διόδων.
- Αναγνωρίζει τη φυσική δομή, να διακρίνει τις περιοχές λειτουργίας και να σχεδιάζει και να αξιολογεί τις χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης-ρεύματος του διπολικού τρανζίστορ ένωσης (BJT), να σχεδιάζει τη γραμμή φορτίου και να εξηγεί και να ορίζει το σημείο λειτουργίας του BJT, να υπολογίζει την ανάλυση συνεχούς ρεύματος του BJT και να αξιολογεί την διακοπτική του λειτουργία.
- Αναγνωρίζει, να υπολογίζει και να συγκρίνει τους τρόπους πόλωσης του BJT, να αναγνωρίζει και να συνδυάζει τη χρήση των ισοδύναμων μοντέλων τύπου π και τύπου Τ του BJT.
- Διακρίνει την κατηγορία του κυκλώματος και να υπολογίζει και να κρίνει τα βασικά μεγέθη κατά την ενισχυτική λειτουργία του BJT.
- Σχεδιάζει κυκλώματα ενισχυτών κοινού εκπομπού με BJT.
- Αναγνωρίζει τη φυσική δομή, να διακρίνει τις περιοχές λειτουργίας και να σχεδιάζει και να αξιολογεί τις χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης-ρεύματος του τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (JFET), να υπολογίζει την ανάλυση συνεχούς ρεύματος του JFET και να αξιολογεί την διακοπτική του λειτουργία και να υπολογίζει και να κρίνει τα βασικά μεγέθη κατά την ενισχυτική λειτουργία του JFET.
- Αναγνωρίζει τη φυσική δομή, να διακρίνει τις περιοχές λειτουργίας και να σχεδιάζει και να αξιολογεί τις χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης-ρεύματος του τρανζίστορ επίδρασης πεδίου ημιαγωγού μετάλλου (MOSFET), να υπολογίζει την ανάλυση συνεχούς ρεύματος του MOSFET και να αξιολογεί την διακοπτική του λειτουργία και να υπολογίζει και να κρίνει τη διακοπτική λειτουργία του βασικού αντιστροφέα CMOS.
Γενικές Ικανότητες
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών.
- Λήψη αποφάσεων.
- Αυτόνομη εργασία.
- Ομαδική εργασία.
- Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής.
- Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.
Περιεχόμενο Μαθήματος
• Εισαγωγή: Συμβολισμοί. Προσεγγίσεις. Πηγές τάσης. Θεώρημα Thevenin.
• Ημιαγωγοί: ενεργειακές ζώνες, είδη ρευμάτων σε ημιαγωγούς.
• Επαφή p-n δίοδος :ορθή και ανάστροφη πόλωση, Ι-V χαρακτηριστική, αντίσταση.
• Δίοδος Ζener, δίοδος Schottky, δίοδος σήραγγος, LED, φωτοδίοδος.
• Κυκλώματα διόδων, απλή-διπλή ανόρθωση, τροφοδοτικό DC.
• Διπολικά τρανζίστορ ένωσης (BJT): Φυσική δομή. Περιοχές λειτουργίας. Χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης-ρεύματος.
• Γραφική λειτουργία: Γραμμή φορτίου. Σημείο λειτουργίας. Ανάλυση στο συνεχές. Διακοπτική λειτουργία.
• Πόλωση BJT: με διαιρέτη τάσης, με δύο τροφοδοτικά, πόλωση εκπομπού.
• Ισοδύναμα μοντέλα BJT: τύπου π και Τ.
• Ενισχυτική λειτουργία: Κέρδος τάσης. Σχεδίαση ενισχυτή κοινού εκπομπού. Πολυβάθμιοι ενισχυτές. Οι δύο γραμμές φορτίου.
• Ακόλουθος εκπομπού: Αντίσταση εισόδου. Μέγιστη διακύμανση εξόδου.
• Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (JFET): Φυσική δομή. Περιοχές λειτουργίας. Χαρακτηριστικές καμπύλες τάσης ρεύματος. Ανάλυση στο συνεχές ρεύμα. Ενισχυτική και διακοπτική λειτουργία.
• MOSFET: Φυσική δομή. Περιοχές λειτουργίας. Διακοπτική λειτουργία. Φορτίο. Λειτουργία CMOS.
Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση
Τρόπος Παράδοσης
- Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία.
- Συζήτηση και επίλυση προβλημάτων.
- Προσομοίωση με λογισμικό.
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
- Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών.
- Χρήση ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης (moodle).
- Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές/τριες.
Οργάνωση Διδασκαλίας
| Δραστηριότητα | Φόρτος εργασίας εξαμήνου |
| Διαλέξεις | 52 |
| Επίλυση ασκήσεων | 28 |
| Ανάλυση κυκλωμάτων με τη χρήση λογισμικού προσομοίωσης | 20 |
| Ατομική Μελέτη και ανάλυση βιβλιογραφίας | 80 |
| Σύνολο | 180 |
Αξιολόγηση φοιτητών
Ι. Ενδιάμεση αξιολόγηση (ΕΑ) (20%) με γραπτή ή ηλεκτρονική μορφή, περίπου στην 6η εβδομάδα διδασκαλίας.
Απαιτείται ο βαθμός της ΕΑ να είναι τουλάχιστον τέσσερα (4).
ΙΙ. Τελική Γραπτή Εξέταση (ΓΕ) (80%) που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
- Επίλυση προβλημάτων
Για την απονομή των πιστωτικών μονάδων, ο συνολικός βαθμός του μαθήματος (ΕΑ*0,2 + ΓΕ*0,8) πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Επιπλέον, ο ανεξάρτητος βαθμός σε κάθε μια από τις μεθόδους αξιολόγησης Ι και ΙΙ πρέπει να είναι τουλάχιστον τέσσερα (4).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές στην ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.
Συνιστώμενη Βιβλιογραφία
Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"
- Malvino A., Bates D., "Ηλεκτρονική", Εκδ. Α. Τζιόλα & Υιοί , Έκδοση 8η, 2016, ISBN: 978-960-418-559-7, Κωδ. Ευδόξου: 50655968.
- Jaeger R., Blalock T., Αλκιβιάδης Χατζόπουλος (επιμέλεια), "Μικροηλεκτρονική" Εκδ. Α. Τζιόλα & Υιοί , Έκδοση 5η, 2017, Κωδ. Ευδόξου: 68380792.
- Sedra A., Smith K., "Μικροηλεκτρονικά Κυκλώματα", Εκδ. Α. Παπασωτηρίου & ΣΙΑ, Έκδοση 7η, 2017, Κωδ. Ευδόξου: 68396095.
Συμπληρωματική ελληνόγλωσση βιβλιογραφία
- Milman J., Grabel A., "Μικροηλεκτρονική", Εκδ. Α. Τζιόλα & Υιοί , Έκδοση 2η, 2014, ISBN: 978-960-418-424-8, Κωδ. Ευδόξου 32997429.
Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία
- Bobrow, Funtamentals of Electrical Engineering, Oxford University Press.
- Hambley, Electronics, Prentice Hall.
Συναφή επιστημονικά περιοδικά
- IEEE Transactions on Circuits and Systems
- IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement