Program predmeta

Nastavnici

Beleške za predavanja

Beleške za vežbe

 

Laboratorijske vežbe

Ispiti i kolokvijumi 

Program predmeta

1.   Uvod. Aktivni električni elemetni [2]

Definicije aktivnih i pasivnih kola. Idealni zavisni (kontrolisani) električni izvori (generatori). Idealni nelinearni električni elementi. Složene aktivne električne komponete. Pojam mase. Elementarne komponente sa tri priključka. Komponente sa implicitnom masom. Simulacija.

2.   Dioda [3]

Nelinearni model diode. Granični uslovi eksploatacije, proboj. Model idealne diode. Izlomljeno linearni model diode. Model diode sa konstantnim padom napona. Karakteristika Zenerove diode i modelovanje. Model diode za male signale. Primene i vrste dioda. Konstrukcija nestabilisanih izvora za napajanje.

3. Operacioni pojačavač i primene [4]

Prenosna karakteristika operacionog pojačavača. Negativna i pozitivna povratna sprega. Standarndne konfiguracije: invertujući pojačavač, neinvertujući pojačavač, sabirač, diferencni pojačavač. Diferencno i pojačanje srednje vrednosti. Primene operacionog pojačavača, instrumentacioni pojačavač, diferencijator i integrator. Naponski kontrolisani strujni izvor. Nelinearna kola i linearizacija negativnom povratnom spregom.

4. Operacioni pojačavači sa jednostrukim napajanjem [3]

Problem napona srednje vrednosti kod operacionih pojačavača sa jednostrukim napajanjem. Analiza problema rada sa jednostrukim napajanjem. Algoritamsko generisanje kola sa jednostrukim napajanjem. Projektovanja pojačavača sa jednostrukim napajanjem

5.   Bipolarni tranzistor [2]

Definicija komponente, simboli za npn i pnp tranzistor, režimi rada, statičke karakteristike, Early-jev efekat, probojni naponi, model tranzistora u režimu malih signala.

6.   Stabilizatori napona [2]

Stabilizator sa Zener diodom. Stabilizatori sa rednim tranzistorom, izvor referentnog napona, pojačavač greške, princip rada. Zaštita stabilizatora napona. Integrisani stabilizatori napona.

7.   MOSFET tranzistor [2]

Definicija komponente, simboli za NMOS i PMOS tranzistor, režimi rada, statičke karakteristike, probojni naponi, model tranzistora u režimu malih signala.

8.   Osnovne pojačavačke sprege [4]

Zajednički emiter/sors sa i bez kondenzatora u emiteru/sorsu. Zajednička baza/gejt i zajednički kolektor/drejn. Određivanje parametara modela u režimu malih signala, ulazna otpornost, izlazna otpornost, pojačanje, vremenski dijagrami napona i struja. Višestepeni pojačavači.

9.   Strujni izvori, aktivno opterećenje, diferencijalni pojačavač [4]

Prost strujni izvor, prost strujni izvor sa strujnim baferom, Widlar-ov strujni izvor, odnos izlazne i referentne struje, izlazna otpornost strujnih izvora. Pojačavač sa zajedničkim emitorom/sorsom i aktivnim opterećenjem, naponsko pojačanje. Diferencijalni pojačavač, realizacije sa bipolarnim i MOS tranzistorima. Prenosna karakteristika, diferencijalno pojačanje, pojačanje signala srednje vrednosti, ulazna i izlazna otpornost.

10. Izlazni pojačavački stepeni [2]

Pojačavač velikih signala u klasi A i u klasi B sa komplementarnim tranzistorima u sprezi sa zajedničkim kolektorom. Prenosna karakteristika, crossover izobličenje. Smanjenje izobličenja primenom polarizacije u klasi AB. Pojačavač velikih signala u klasi B sa komplementarnim tranzistorima u sprezi sa zajedničkim emitorom.

ETF - Katedra za elektroniku

OSNOVI ANALOGNE ELEKTRONIKE (13E043OAER)

Literatura

•[1] M. Popović, M. Ponjavić, Osnovi analogne elektronike, Beograd 2021.

•[2] S. Tešić, D. Vasiljević, Osnovi elektronike, Gros knjiga, Beograd 1994. ili neko drugo izdanje.

•[3] S. Marjanović, Elektronika linearnih kola i sistema, Akademska misao, 2002.

•[4] A. Sedra, K. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 2003.

•[5] R. Spencer, M. Ghausi, Introduction to Electronic Circuit Design, Prentice Hall, 2003.

Ocenjivanje

 

Postoji jedan kolokvijum u toku semestra posle 8. nastavne jedinice. Maksimalan broj poena na kolokvijumu je 100 (K). Završni ispit koji se održava u ispitnom roku sadrži celo gradivo. Broj poena na završnom ispitu je podeljen na dva dela: U1 - gradivo koje odgovara prvom kolokvijumu (skalira se na 100 poena) i U2 - gradivo koje odgovara drugom kolokvijumu (skalira se na 100 poena). U toku semestra postoje i 3 laboratorijske vežbe (L1, L2, L3), koje se mogu uraditi u laboratoriji ili zameniti ekvivalentnim domaćim zadacima. Svaka se boduje sa po 100 poena.

 

Ukupan broj poena UP računa se kao: UP = 0.4*max(K,U1)+0.4*(U2)+0.1*(L1+L2+L3)

 

Ocene:

· (50, 60] - 6

· (60, 70] - 7

· (70, 80] - 8

· (80, 90] - 9

· >90      - 10

 

 

NAPOMENA:

 

1. Rezultati kolokvijuma se linearno skaliraju tako da student sa najboljim rezultatom ima K=100 poena

2. Rezultati ispita se linearno skaliraju tako da student koji je najbolje uradio ima U2=100 poena - SAMO U JANUARSKOM I FEBRUARSKOM ISPITNOM ROKU

3. Završni ispit je istog trajanja za sve kandidate. Studenti koji su dobro uradili kolokvijum ne moraju da rade grupu zadataka koja odgovara U1.

U četvrtak 07.10.2021. u 9h na Teams platformi održaće se uvodni čas.

 

Srećan početak školske 2021/22 godine!

MS Teams grupa

Novo:
Udžbenik koji pokriva kurs predmeta

Domaći zadaci

Zašto elektronika egzistira kroz izborne predmete za studente računarskih usmerenja?

 

Još od početka 3. industrijske revolucije projeketni zadaci sa kojima su se inžinjeri sretali u svakodnevnoj tehničkoj praksi, često su bili veoma složeni, i njihovo rešavanje zahtevalo je učešće stručnjaka iz različitih oblasti nauke i tehnike, organizovanih u adekvatne razvojne timove. U takvim okolnostima inženjer koji je bio specijalizovan za određenu oblast neizostavno je morao da sarađuje sa kolegama drugih specijalnosti. Da bi takva saradnja bila efikasna, potrebno je bilo da svaki inžinjer u timu dovoljno poznaje srodne oblasti tehnike, kako bi razumeo probleme i ograničenja u rešavanju projektnog zadatka u celini.
             Zbog toga su se u poslednjih nekoliko decenija inženjeri tehnike uvek obrazovali i u oblastima koje na prvi pogled nisu bile direktno u vezi sa odabranom specijalizacijom, pa nije iznenađujuće da su tehnički fakulteti poput Mašinskog, Saobraćajnog, Tehnološkog itd, imali više kurseva, i obaveznih i izbornih, koji tematski pokrivaju i opštu elektrotehniku i energetiku ali i elektroniku. Takva praksa je važila i u svetu, a iz istog razloga razne varijante elektronike su bile obavezni predmeti na svim odsecima i smerovima ETF-a.

U savremeno doba svedoci smo da su pametni električni ili elektronski uređaji prodrli u sve oblasti života. Automobili imaju elektronske uređaje za nadzor i upravljanje koji mogu biti povezani na Internet, uređaji bele tehnike u domaćinstvu imaju sve više elektronskih funkcija koje mogu biti kontrolisane preko mobilnog telefona, mobilni telefoni su sada moćni višeprocesorski računari i napravili su revoluciju u telekomunikacijama, uvođenje računara na svakom koraku je promenilo način života, itd. Taj trend je usko povezan sa konektivnošću na Internet, i popularno se naziva Industrijska revolucija 4.0 (Industrija 4.0), a skup koncepata na kojima je zasnovan naziva se Internet stvari (Internet of Things – IoT).

Upravo Industrija 4.0, koja je uveliko u toku, direktno je istakla neophodnost sinhronog izučavanja elektronike sa ostlaima oblastim tehnike. Razlog: baza infrastrukture Industrije 4.0 je specifičan programabilan hardver, IoT čvor - pametan senzor/aktuator baziran na de facto stnadardnoj elektronskoj komponenti – mikrokontroleru. Pri tome, iako izgleda paradoksalno, tipičan „nejaki” član Arm-Cortex mikrokontrolerske familije, sa cenom od ispod jednog evra, ima znatno veću procesorsku snagu nego mnogi nekadašnji mainframe kompjuteri!

 

Stoga, iako elektronika nije uža specijalnost studenata računarskih usmerenja, razlozi za ponudu kurseva iz elektronike su evidentni: namenjeni su da studente kojima će primarna specijalizacija biti pisanje softvera za razne vrste IoT hardvera, osposobe da:

 

· izvuku maksimalne performanse iz raspoloživih procesorskih resursa,

· bolje razumeju kako funkcionišu hibridni IoT sistemi

· da u složenijim projektima efikasno komuniciraju sa inženjerima iz drugih elektrotehničkih struka,

· potpuno samostalno projektuju ili koriste raspoložive IoT komponente.

 

Osnovno obrazovanje iz elektronike, za studente komputerskog inžinjerstva, kao i za studente drugih specijalnosti različitih od elektronike, minimalno bi trebalo da bude pokriveno sa dva kursa - mišljenje Katerde za elektroniku je da bi bilo poželjno da svaki student Elektrotehničkog fakulteta odsluša bar dva kursa iz elektronike: Osnove analogne elektronike i Osnove digitalne elektronike.

Zašto analogna elektronika egzistira kao izborni predmet za studente računarskih usmerenja?

 

 

Kao što je već rečeno, bazu Interneta stvari čine pametni IoT čvorovi koji često predstavljaju mali mikrokontrolerski zasnovan računar osposobljen za komunikaciju, okružen pratećom analognom elektronikom. Za ilustraciju može da posluži najjednostavnija elektronska komponenta – otpornik.

 

Primeri upotrebe otpornika:

 

· Dugmad za podešavanje jačine zvuka, osvetljaja itd, mogu se realizovati pomoću promenljivog otpornika – potenciometra.

· Detekcija osvetljenja – koristi se foto-otpornik koji menja otpornost u zavisnosti od intenziteta svetla.

· Merenje temperature – koristi se otpornik koji menja otpornost sa promenom temperature.

· Grejanje – grejači su otpornici male vrednosti i velike snage.

· LED osvetljenje – svaki LED mora da ima otpornik za definisanje struje.

· Itd…

 

U ovom nizu primena sam otpornik se koristi ili kao senzor ili kao aktuator, ali za komunikaciju sa digitalnim CPU mikrokontrolera, neophodan mu je hardver za analogno procesiranje signala, a to je upravo raznovrsna analogna elektronika.

Naravno, kako za otpornik, tako i za brojne elementarne elektronske komponente, moguće je navesti veoma veliki broj primena, kako senzorskih, tako i aktuatorskih.

Pored primena u analognm procesiranju signala, analogna elektronika se primenjuje u mnoge druge svrhe, navešćemo dve tipične

· za zaštitu ostale elektronike od pregorevanja, u situacijama neregularnih režima rada koji se često pojavljuju u praksi,

· za realizaciju napajanja – bez napajanja nema elektronskih uređaja, pa ni računara!

 

 

Iako je najsloženija komponenta u IoT čvoru CPU mikrokontrolera, bez prateće analogne elektronike čvor je besmislen - nit može da komunicira sa fizičkom okolinom što mu je svrha, nit je zaštičen, nit može uopšte da radi! Pri tome svi naveani resursi imaju uticaj na softver sistema, a neterko su i sami softverski programabilni, što opravdava potrebu elementarnog poznavanja istih od strane programera.

Analogna elektronika

relacija sa srodnim elektrotehničkim predmetima OET1, OET2 i TEK

 

Kao preduslov za predmet Osnovi analogne elektronike, podrazumevaju se osnovna znanja iz predmeta OET1 i OET2. Ne podrazumevaju se položeni predmeti OET1 i OET2.

 

Suštinska razlika između pomenutih predmeta OET 1,2 i TEK i elektronike generalno, jeste što su pomenuti predmeti, u delovima gde su orijentisani ka analizi elektricnih kola sa skoncentrisanim parametrima, bazirani uglavnom na teoretskoj analizi zasnovanoj na striktnom matematičkom aparatu. Tipično rešavanje električnog kola podrazumeva da je zadato kolo ispravno, da su komponente idealne i linearne, a zadatak je egzaktno analizirati njegov rad.

 

U elektronici, analognoj u našem slučaju, teme su inžinjerska analiza, ali i sinteza:

· inžinjerska analiza – kolo se dekomponuje na elementarne blokove čija funkcija je unapred poznata, izvrše se razumne aproksimacije, a dobijeno rešenje je dovoljno jednostavno da se može sagledati uticaj svih bitnih komponenti na rad celovitog kola. Pri tome kolo ne mora da bude linearno – tada se izvrši linearizacija! Dobijena saznanja mogu poslužiti za buduću sintezu.

· sinteza – dizajn kola prema unapred zadatim specifikacijama, što je fundamentalni otklon u odnosu na analizu. Dizajn može da bude unapred zadato, linearno ili nelinaearno, analogno proceisranje, može da bude sastavljanje zaštite ili sinteza napjanja prema definisanim zahtevima

 

Kao neizostvani deo i analize i sinteze u elektronici jeste eksperimet, koji u mnogim slučajevima uspešno može da se simulira odgovarajućim računarskim alatima, pri čemu magu da se koriste vrlo precizni simulacioni modeli realnih komponenti sa opisanim svim mogućim nelinearnostima. Primer simulacionog odredjivanja ekevivalentnog tevenenovog generatora mozete pogledati ovde .

 

 

A kao neizostavni deo sinteze jeste i projektovanje štampanih kola.