Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Układy elektroniki analogowej 2
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
EME-1-401-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikroelektronika w technice i medycynie
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
KMON Piotr (kmon@agh.edu.pl)
Kłeczek Rafał (rafeczek@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 opisać szumy w elektronicznych układach analogowych, opisać sposób ich pomiaru, opisać wpływ niedopasowań elementów elektronicznych na podstawowe parametry układów elektronicznych ME1A_W01, ME1A_W13 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
M_W002 narysować schemat ideowy różnych konfiguracji wzmacniaczy, końcówek mocy ME1A_W13 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
Umiejętności
M_U001 oszacować wpływ szumów poszczególnych elementów elektronicznych oszacować podstawowe parametry wzmacniaczy oszacowac stabilność wzmacniaczy ME1A_U13, ME1A_U10, ME1A_U06, ME1A_U16, ME1A_U07, ME1A_U24, ME1A_U17, ME1A_U01 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
M_U002 scharakteryzować, na podstawie odpowiedzi czasowej lub częstotliwościowej, margines fazy podanego układu elektronicznego ME1A_U13, ME1A_U10, ME1A_U06, ME1A_U16, ME1A_U07, ME1A_U24, ME1A_U17, ME1A_U01 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
M_U003 obliczyć wejściowe szumy napięciowe/prądowe w podstawowych układach elektronicznych, stabilność układów ME1A_U13, ME1A_U10, ME1A_U06, ME1A_U16, ME1A_U07, ME1A_U24, ME1A_U17, ME1A_U01 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
M_U004 narysować podstawowe konfiguracje przetworników A/C, C/A, wzmacniaczy ME1A_U13, ME1A_U10, ME1A_U06, ME1A_U16, ME1A_U07, ME1A_U24, ME1A_U17, ME1A_U01 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Egzamin
Kompetencje społeczne
M_K001 pracować w zespole, ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. ME1A_K01, ME1A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 opisać szumy w elektronicznych układach analogowych, opisać sposób ich pomiaru, opisać wpływ niedopasowań elementów elektronicznych na podstawowe parametry układów elektronicznych + - + - - - - - - - -
M_W002 narysować schemat ideowy różnych konfiguracji wzmacniaczy, końcówek mocy + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 oszacować wpływ szumów poszczególnych elementów elektronicznych oszacować podstawowe parametry wzmacniaczy oszacowac stabilność wzmacniaczy - - + - - - - - - - -
M_U002 scharakteryzować, na podstawie odpowiedzi czasowej lub częstotliwościowej, margines fazy podanego układu elektronicznego - - + - - - - - - - -
M_U003 obliczyć wejściowe szumy napięciowe/prądowe w podstawowych układach elektronicznych, stabilność układów - - + - - - - - - - -
M_U004 narysować podstawowe konfiguracje przetworników A/C, C/A, wzmacniaczy - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 pracować w zespole, ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną i zespołu, a także jest gotowy podporządkować się zasadom pracy zespołowej. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Szumy, Sprzężenie Zwrotne, Stabilność, Wzmacniacze, Końcówki Mocy, Przetworniki: DAC, ADC

Szumy: Opis szumów w dziedzinie czasu, częstotliwości. Rodzaje szumów (termiczny, śrutowy, 1/f), źródła ich pochodzenia, gęstość widmowa Szumy rezystora, diody, tranzystora, wzmacniaczy. Obliczenia szumowe dla stopni wspólnego źródła, wtórnika, różnych kaskod. Szumy źródła prądowego, pary różnicowej, wzmacniacz operacyjnego. Minimalizacja szumów.
Sprzężenie zwrotne: Modelowanie, klasyfikacja, przykłady. Zalety i wady sprzężenia zwrotnego. Topologie sprzężenia zwrotnego, wpływ na rezystancję wejściową wyjściową. Praktyczne rozpoznawania topologii sprzężenia zwrotnego. Klasyfikacje wzmacniaczy.
Stabilność układów elektronicznych: Stabilność wzmacniaczy, kryteria Bodego, Nyquista. Stabilność wzmacniaczy operacyjnych. Stabilność systemu z 1 biegunem, systemu z 2 biegunami. Stabilność wzmacniacza 2-stopniowego. Rozsuwanie biegunów (pole spliting). Metody kompensacji dodatniego zera z praktycznymi przykładami. Stabilność 3-stopniowego wzmacniacza
Ważne konfiguracje wzmacniaczy: Schematy, rozkłady biegunów, GBW: prosta CMOS OTA, teleskopowa CMOS OTA, Miller CMOS OTA, symetryczna CMOS OTA, symetryczna CMOS OTA z kaskodami, symetryczna Miller CMOS OTA . Podnoszenie wzmocnienia w symetrycznej CMOS OTA – metoda current starving. Gain boosting – podstawowa idea, równoważny model tranzystora, przeliczenia wzmocnienia, rezystancji wejściowej, wyjściowej, wpływ na odpowiedź częstotliwościową, praktyczne rozwiązania układowe. Common mode feedback: podstawowa koncepcja, topologie, rozwiązania układowe.
Końcówki mocy: Wymagania dla końcówek mocy. Wtórki emiterowy, źródłowy – przypomnienie podstawowych własności. Stopień push-pull: charakterystyka, zniekształcenia skrośne, likwidacja zniekształceń, rezystancje wejściowa i wyjściowa, moc rozpraszana w układzie. Stopień push-pull z układem WE na wejściu; analiza mało- i wielkosygnałowe. Poprawa liniowości (stopień dla HiFi). Zabezpieczania przed przeciążeniem, stabilizacja termiczna. Klasy wzmacniaczy mocy. Sprawność. Układ push-pull w technologii CMOS. Stopień mocy w technologii CMOS ze wzmacniaczem błędu, rezystancja wyjściowa.
Przetworniki DAC/ADC: Podstawowe parametry. Podstawie architektury przetworników DAC. Podstawowe architektury przetworników ADC. Efekty niedopasowania. tendencje rozwojowe.

Ćwiczenia laboratoryjne:
Powiązane z tematyką omawiana na wykładach
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 6 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Udział w wykładach 28 godz
Przygotowanie do zajęć 60 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest wystawiana na podstawie oceny z laboratorium.

Warunki zaliczenia laboratorium będą podane na zajęciach organizacyjnych. Przewiduje się przeprowadzenie kilku kolokwiów sprawdzających w ciągu semestru.

Ocena końcowa obliczana jest na podstawie punktów procentowych zgodnie z regulaminem studiów.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Wiadomości i umiejętności z Układów Elektroniki Analogowej I. Podstawy fizyki półprzewodników.Znajomość zasad działania podstawowych elementów elektronicznych
Teoria obwodów. Podstawy analizy matematycznej

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. "Design of Analog CMOS integrated Circuits", B. Razavi
2. “Analog Design Essentials”, Willy M.C. Sansen
3. “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”, Paul R. Gray, Paul J. Hurst, Stephen H. Lewis, Robert G. Meyer
4. “CMOS Analog Circuit Design”, Phillip E. Allen, Douglas R. Holberg
5. “Układy Elektroniczne cz. I i cz. II”, J. Baranowski, Z. Nosal
6. “Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe”, A. Filipkowski

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  1. P. Grybos, A. Drozd, R. Kleczek, P. Maj, and R. Szczygiel, “Digitally assisted low noise and fast signal processing charge sensitive amplifier for single photon counting systems,” in 2015 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2015, pp. 1445–1450.
  2. R. Kleczek, P. Grybos, and R. Szczygiel, “Charge sensitive amplifier for nanoseconds pulse processing time in CMOS 40 nm technology,” in 2015 22nd International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2015, pp. 292–296.
  3. R. Kłeczek, P. Gryboś, “FSDR16 – Fast and Low Noise Multichannel ASIC with 5th Order Complex Shaping Amplifier”, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2013, no. 60, 2188 – 2195.
  4. R. Kłeczek, P. Gryboś. R. Szczygieł, “Low power analog readout front-end electronics for time and energy measurements”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, European Science Foundation, Elsevier, 2014, no. 748, 54 – 60.
  5. R. Kłeczek, P. Gryboś, “Tests of a readout front-end electronics for a pixel detector based on inverter amplifier”, IEEE MIXDES 2013, Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, 2013, 273 – 278.
  6. R. Kłeczek, R. Szczygieł, P. Gryboś, P. Otfinowski, K. Kasiński, „Time and Energy Measuring Front-End Electronics for Long Silicon Strip Detectors Readout”, IEEE NSS-MIC 2013, Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, 2013.
    • P. Maj, Silicon strip detectors for X-ray diffraction measurements used in commercial applications, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 528–533
    • P. Maj, Obrazy wysokiej jakości dla promieniowania X z wykorzystaniem detektorów pikselowych, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 523–527.
    • P. Gryboś, G. Deptuch, P. Kmon, P. Maj, R. Szczygieł, M. Żołądź, Systemy do obrazowania promieniowania X z wykorzystaniem technologii nanometrycznych – referat plenarny, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014
    • P. Maj, Mismatch effects and their corrections in large area ASIC, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 238-241
    • P. Grybos, Design and testing of integrated circuit of pixel architecture for fast X-ray imaging applications – keynote talk, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 11
    • P. Gryboś, A. Drozd, G. Deptuch, K. Kasiński, R. Kłeczek, P. Kmon, P. Maj, P. Otfinowski, J. Rauza, R. Szczygieł, T. Satława, M. Żołądź, Ultra fast X-ray detection systems in nanometer and 3D technologies – invited talk, Proceedings of the 21st international conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 38-41.
    • R. Kłeczek, P. Gryboś, Low voltage area efficient current-mode CMOS bandgap reference in deep submicron technology, Proceedings of the 21st International Conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 247-251.
    • A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Modelowanie i pomiary w medycynie : materiały XIII sympozjum : Krynica Zdrój, 18–22 maja 2014
    • A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Przegląd Elektrotechniczny, 2014 R. 90 nr 5, s. 86–89.
    • P. Maj, Fast and precise algorithms for calculating offset correction in single photon counting ASICs built in deep sub-micron technologies. JINST Journal of Instrumentation, 2014 vol. 6 p. 1–8, http://iopscience.iop.org/1748-0221/9/07/C07009 .
    • P. Maj, P. Grybos, P. Kmon, R. Szczygieł, 23552-channel IC for single photon counting pixel detectors with 75 um pitch, ENC of 89e- rms, 19 e- rms offset spread and 3% rms gain spread, Proceedings of the 40th European Solid-State circuit Conference, September 22-26, 2014 – Venice, Italy, p. 147-150
    • R. Kłeczek, Filtracja i szybkie kształtowanie sygnału w układach elektroniki front-end w technologiach submikronowych CMOS, Rozprawa doktorska, obroniona z wyróżnieniem na WEAIIB, AGH, czerwiec 2014
    • P. Maj, T. Taguchi, T. Satława, High intensity irradiation influence on gain, noise and offset uniformity of a pixel detector readout designed in 130nm CMOS, 10th International Conference on Radiation Effects on Semiconductor Materials, Detectors and Devices, 8-10 October, 2014, Italy
    • P. Maj, P. Grybos, R. Szczygieł, P. Kmon, R. Kłeczek, A. Drozd, P. Otfinowski, G. Deptuch., Measurements of matching and noise performance of a prototype readout chip in 40 nm CMOS process for hybrid pixel detectors, IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. 62, 2015, pp. 359–36,link
    • A. Drozd, R. Szczygieł, P. Maj, T. Satława, P. Gryboś, Design of the low area monotonic trim DAC in 40 nm CMOS technology for pixel readout chips, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 9, 2014, pp. 1-7 link
    • G. W. Deptuch, G. Carini, T. Collier, P. Gryboś, P. Kmon, R. Lipton, P. Maj, D. P. Siddons, R. Szczygieł, R. Yarema, Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, IEEE Transaction on Nuclear Science, IEEE, Vol. 62, 2015, pp. 349–358 link
    • P. Maj, A. Baumbaugh, G. Deptuch, P. Grybos, R. Szczygiel, Algorithms for minimization of charge sharing effects in a hybrid pixel detector taking into account hardware limitations in deep submicron technology, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 7, 2012, pp. 1-7, link
    • G. Deptuch, Monolityczne detektory pikselowe w zastosowaniu do obrazowania niskoenergetycznych fotonów i miękkiego promieniowania X. (monografia habilitacyjna), Wydawnictwa AGH, Kraków, Rozprawy, monografie – 272, 2013, pp. 1-201, Kraków, Polska
    • Maj, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Kmon, P. ; Drozd, A. ; Deptuch, G., A pixel readout chip in 40 nm CMOS process for high count rate imaging systems with minimization of charge sharing effects, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4, link
    • P. Maj, P. Gryboś, R. Szczygieł, T. Sakumura, Y. Tsuji, Y. Nakaye, A fast 300k X-ray camera with an energy window selection and continuous readout mode, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seoul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
    • P. Maj, FPGA based extension to the multichannel pixel readout ASIC, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
    • Deptuch, G.W., Carini, G., Collier, T. , Grybos, P. , Kmon, P. , Lipton, R. , Maj, P. , Trimpl, M. , Siddons, D.P. , Szczygiel, R. , Yarema, R. Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-5 link
    • Otfinowski, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Maj, P., ADCs in deep submicron technologies for ASICs of pixel architecture, 17th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems, Warsaw, Poland, IEEE, April 23–25, 2014, pp. 278 – 281 link
    • Grybos P, Drozd, A. ; Deptuch, G. ; Kasinski, K. ; Kleczek, R. ; Kmon, P. ; Maj, P. ; Otfmowski, P. ; Rauza, J. ; Szczygiel, R. ; Satlawa, T. ; Zoladz, M., The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 38-41link
    • Satlawa, T, Drozd, A., Kmon, P., Design of the ultrafast LVDS I/O interface in 40 nm CMOS process, The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 200-204 link
    • P. Maj, Testability features of a single photon counting hybrid pixel detector readout circuit with charge sharing elimination Algorithm, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seattle, USA, IEEE, 8-15 November, 2014
    • Maj, P. ; Drozd, A. ; Szczygiel, R. ; Grybos, P., FPGA Simulations of Charge Sharing Effect Compensation Algorithms for Implementation in Deep Sub-Micron Technologies, UKSim 15th International Conference on Computer Modelling and Simulation (UKSim), 2013, IEEE, 10-12 April, 2013, pp. 780-786 link
    • P. Maj, P. Gryboś, P. Kmon, R. Szczygieł, ASICs in nanometer and 3D technologies for readout of hybrid pixel detectors, Electron Technology Conference 2013, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 16–20 April, 2013, pp.890204-1–890204-6 link
Informacje dodatkowe:

Brak