Részletes tantárgyprogram

Óbudai Egyetem
Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar	Mikroelektronikai és Technológia Intézet
	
Tantárgy neve és kódja: Elektronika és digitális technika           KMEED11TNB	                 Kreditérték: 3
	                                                                                                       KMEED11TNC	
nappali tagozat	2010/11 tanév II. félév (szemeszter)	
Szakok melyeken a tárgyat oktatják: Környezetmérnök szak
	
Tantárgyfelelős oktató:	Dr. Zsigmond Gyula PhD.
	Oktatók:	Dr. Lovassy Rita PhD.
	
Előtanulmányi feltételek:
(kóddal)	-	
Heti óraszámok:	Előadás: 2	Tantermi gyak.: 0	Laborgyakorlat: 0	Konzultáció: 	
Számonkérés módja (s,v,f):	v
	
A tananyag	
Oktatási cél:
A félvezetők tulajdonságainak, az alapvető félvezető eszközök felépítésének, működésének megismerése, a félvezető eszközökből felépített egyszerű áramkörök méretezésének elsajátítása, működésének megértése. Műveleti erősítők alkalmazástechnikájának elsajátítása.
A digitális technika alapjainak, áramköreinek, azok jellemzőinek és alkalmazásainak megismertetése. Az egy féléves előadás és gyakorlat során megalapozott ismeretek és kellő jártasság megszerzése digitális rendszerek működése, tervezése és alkalmazása terén.
A digitális rendszerek és azok funkcionális egységei vizsgálati módszereinek megismerése és elsajátítása. A mikroprocesszoros és más programozható rendszerek megismerése és alkalmazásainak elsajátítása.
A tárgy oktatója kb. 25%-ban eltérhet a részletes tematikától.	
Tematika: 
Az analóg jelek erősítésének alapfogalmai. Az erősítők frekvenciafüggése. A “p-n” átmenet, áramvezetés félvezetőkben, a dióda. A dióda kapacitása. A bipoláris tranzisztor. A tranzisztor fizikai kisjelű helyettesítő képe(i). Erősítő alapkapcsolások. Térvezérlésű tranzisztorok (JFET,MOSFET). Tranzisztoros erősítő alapkapcsolások frekvenciafüggése. Szimmetrikus bemenetű, aszimmetrikus kimenetű erősítők. Integrált műveleti erősítők. A műveleti erősítők alkalmazástechnikája. Komparátorok.
A digitális technika sajátosságai és jellemzői. A formális logika alapjai. Logikai (Boole) algebra, logikai függvények. Számrendszerek. Műveletek bináris számokkal. Logikai függvények (igazságtáblázat, Karnaugh táblázatok). Kombinációs áramkörök és megvalósításuk. Aritmetikai műveletek végzése. Kódrendszerek és kódolók.	
Témakör:	Óraszám:	
1 Félvezetők. Tiszta és szennyezett félvezetők, n és p típusú kristályszerkezet. Többségi és kisebbségi töltéshhordozók. Áramvezetés félvezetőkben, drift- és diffúziós áram. A p‑n átmenet, kiürített réteg diffúziós potenciál. A pn átmenet viselkedése külső feszültség hatására.
A félvezető dióda és alkalmazása.A félvezető dióda. A „p‑n” átmenetek hőmérsékletfüggése és kapacitása. A munkapont, a statikus és dinamikus ellenállás fogalma elektronikus áramkörökben. 
	2	
2 A bipoláris tranzisztor. A bipoláris tranzisztor szerkezete, tulajdonságai, karakterisztikái és működése. Munkapont beállítás, hőmérsékletfüggés.
Az erősítés alapfogalmai. Az analóg jelek erősítésének alapfogalmai. Erősítők aszimmetrikus és szimmetrikus feszültségei. Helyettesítő képeik és frekvenciafüggésük. 	2	
3 Erősítés bipoláris tranzisztorral.A jelerősítés fizikai folyamata. A FE-es és FB-ú és FC-os alapkapcsolások. Fizikai paraméteres kisfrekvenciás helyettesítő képek. Az erősítő jellemzői közepes frekvencián.
Tranzisztoros erősítők frekvenciafüggése. Bipoláris tranzisztoros erősítő alapkapcsolások frekvenciafüggésének analízise a kis- és nagyfrekvenciás helyettesítő képek alapján. A csatoló és hidegítő komplexumok hatása az erősítők frekvenciamenetére .	2	
		
4 A MOS-FET. A MOS-FET szerkezete, felépítése és működése. Növekményes és kiürítéses MOS-FET. Karakterisztikák. CMOS áramkörök.
A J-FET. A J-FET szerkezete, felépítése és működése. DC karakterisztikák. Munkapont beállítás, hőmérsékletfüggés. FS-ú, FD-ű és FG-ű alapkapcsolások.	2	
5. Visszacsatolás. Erősítők visszacsatolása. A visszacsatolások alapvető fajtái (módjai), és ezek hatásai az erősítők paramétereire.
Visszacsatolt erősítők frekvenciafüggése. A visszacsatolások hatása az erősítők frekvenciafüggésére. A visszacsatolt erősítők stabilitása, frekvencia kompenzálás.	2	
6 A differencia-erősítő. A differencia erősítő felépítése, jellegzetességei és paraméterei szimmetrikus és közös vezérlés esetén.
A műveleti erősítő. A műveleti erősítők felépítése, szerkezetük, jellemző tulajdonságaik.	2	
7 Alkalmazások I. Műveleti erősítők alkalmazása. Matematikai műveletek megvalósítása (összegző és különbségképző, differenciáló és integráló alapkapcsolások). I-U átalakító, AC erősítők megvalósítása
 Alkalmazások II. Egyszerű áram- és feszültségforrások. A műveleti erősítők nemlineáris alkalmazásai, precíziós egyenirányítók felépítése.	2	
8. Komparátorok. Komparátorok felépítése.  Null-komparátor, referenciával eltolt szintű, valamint hiszterézises komparátorok (Schmitt-triggerek). Hullámforma generátorok.
A digitális technika sajátosságai és jellemzői. A logikai hálózatok alapjai. Számjegyes (digitális) ábrázolás ismertetése. A formális logika alapjai.	2	
9. A logikai kapcsolatok leírása: szöveges leírás, algebrai alak (Boole-algebra), igazságtáblázat, logikai vázlat. Logikai azonosságok. Logikai függvények: kétváltozós és többváltozós függvények leírásai .Határozott és részben határozott logikai függvények.
Logikai függvények diszjunktív és konjunktív normálalakjai. Mintermek és maxtermek, prímimplikáns. Logikai függvények algebrai átalakítása.	2	
10. Logikai függvények egyszerűsítése és minimalizálás, algebrai, grafikus (Karnaugh tálázat) és számjegyes módszerek. Részben határozott függvények minimalizálása. A jelterjedési idők hatása a logikai hálózatok működésére.
Kombinációs hálózatok megvalósítása univerzális műveleti elemekkel, tervezési példák és alkalmazások. Kombinációs hálózatok megvalósítása memóriaelemekkel és programozható logikai eszközökkel.	2	
11. Számrendszerek, általános alapok. Aritmetikai műveletek bináris számrendszerben. Aritmetikai műveletek 1-es és 2-es komplemens kódban, valamint tetrád/BCD kódokban. 
Kódok és kódrendszerek, kódolási alapfogalmak, alkalmazási példák. Numerikus kódok, alfanumerikus kódok, a hibajelzés alapjai.	2	
12. Funkcionális elemek I. Kódolók, dekódolók, multipexerek, demultiplexerek, komparátorok. Alkalmazások, kódátalakítások. 
Funkcionális elemek II, összetett logikai hálózatok.  Példa teljes összeadó, 1-bites ALU. 	4	
		
Félévközi követelmények:
A tantervben előírt előadások látogatása kötelező, a hiányzás nem haladhatja meg a TVSZ-ben megengedett mértéket. 
Az aláírás megszerzésének feltétele a megírt zárthelyi dolgozatok teljesítése legalább elégséges szinten.	
A pótlás módja: Az Óbudai Egyetem tanulmányi szabályzata szerint.	
A vizsga módja: írásbeli, szóbeli, teszt, stb.
Vizsga a teljes félévi anyagból írásban.
Az írásbeli vizsga két részből áll: elméleti kérdések megválaszolásából és feladatok megoldásából.
Az elégséges osztályzat alsó szintje 55 %.	

Irodalom:	
Kötelező: 
1. Zsom Gyula: Elektronikus áramkörök I.A   Bp. 1991. KKMF 1040
2. Aggod József – Dávid Lajos – Molnár Ferenc – Takács Attila: Elektronika. laboratóriumi gyakorlatok.
3. Molnár Ferenc – Zsom Gyula: Elektronikus áramkörök példatár
Zsom Gyula: Digitális technika I, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2000, (KVK 49-273/I)
Rőmer Mária: Digitális rendszerek áramkörei, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1989, (KVK 49-223)
	
Ajánlott: 
Molnár Ferenc : Elektronikus áramkörök I.B   Bp. KKMF jegyzet 49 200-I.B
	
Egyéb segédletek: 
A tárgy oktatásához felhasználhatóak az egyéni tanulást támogató és folyamatosan készülő oktatási anyagok is (elektronikus tananyagok).