Institutionen för systemteknik
Göm meny

TSEI01 - Analog elektronik

Översikt

Kursinformationen samlas på en enda sida: Bläddra nedåt för att hitta mer information om lektioner, föreläsningar och laborationer.

Kursens titel säger ganska mycket om dess innehåll. Vi ska gå igenom analog elektronik i olika former. Vi kommer inte nödvändigtvis börja med Ohms lag och enklare komponenter såsom motstånd och kondensatorer. Det anses vara förkunskaper när kursdeltagaren påbörjar denna kurs. På samma sätt anses det vara känt vad t.ex. en frekvensgång är, en pol, ett nollställe, med mera.

Kursens fokus kommer vara på olika sätt att koppla samman diskreta, aktiva komponenter, såsom dioder, transistorer och operationsförstärkare och enklare transistorförstärkarsteg för att åstadkomma olika byggstenar, såsom t.ex. delningsfilter, klippkretsar, och audioförstärkare.

Kursen förordar mycket egen sökning efter och i datablad för att förstå dessa. Var hittar man information om t.ex. operationsförstärkarens beskaffenhet? Dess bandbredd? Dess förstärkningsförmåga?

Mot slutet av kursen ska kursdeltagarna själva konstruera en förstärkare. De ska demonstrera att förstärkaren fungerar tillsammans med en hederlig gammal skivspelare. Hela arbetet sammanfattas i skriftlig rapport och lämnas till examinator.

Målbeskrivning

Kursen avser att ge:
  • kunskaper om komponenter och kretslösningar för analog elektronik
  • grundläggande färdigheter i analys och konstruktion av analoga kretsar
  • erfarenhet av simulering av analoga kretsar

Kursomfattning

  • Föreläsningar: 10 x 2 = 20 timmar
  • Lektioner: 10 x 2 = 20 timmar
  • Laborationer: 4 x 4 timmar = 16 timmar
  • Examination:
    • En skriftlig tentamen om fyra timmar samt
    • obligatorisk närvaro på laborationer samt
    • inlämnad skriftlig, rapport.

Kurslitteratur

Under kursens gång kommer vi följa upplägget i kurslitteraturen.

  • Bengt Molin: Analog elektronik, studentlitteratur
Man hittar mer information om boken Se även hans youtube-kanal för "hands-on" vad gäller materialet.

Laborations-PM, och annat material, som t.ex. datablad, tips-och-tricks, kommer finnas tillgänligt på hemsidan (direkt eller indirekt) för nedladdning. Detta material skrivs ut av kursdeltagaren själv om så önskas.

Lärare

  • J Jacob Wikner (föreläsningar, examination, kursansvar)
  • Yonatan Kifle (lektioner)
  • Arta Alvandpour (laborationer)

Föreläsningar

Föreläsningarna behandlar materialet i Bengt Molins bok. Boken finns i ett två upplagor och för den här kursen går båda två bra att använda.

Några av föreläsningarna är schemalagda i fyratimmarspass. Under dessa pass är det meningen att vi ska göra lite fler gemensamma övningar med eventuellt datorstöd.

Quizzar

Under föreläsningarna kommer också så kallade quizzar att delas ut. Under ett par minuter av föreläsningen kan frågorna besvaras enligt mönstret 1X2. Svaren lämnas in under samma tillfälle och poängen kan tillgodoräknas på skriftlig examen.

Nr Behandlar Avsnitt i lärobok
Uppl 1 Uppl 2
1 Systemegenskaper
Vad är ett system? Hur definieras det och hur kan vi analysera det?
1.1-1.11 1.1-1.11
2 Operationsförstärkarkopplingar
Operationsförstärkaren är ett synnerligen viktigt element i våra kretslösningar. Vi kommer gå igenom en mängd olika standardkopplingar, hur de konstrueras och hur man analyserar dem.
2.1-2.3 2.1-2.3
3 Operationsförstärkarens egenskaper
Praktiska tips: Ideala operationsförstärkare i all ära men de har vissa begränsningar. Vi ska se hur vissa praktiska tips kan användas för att hantera dessa begränsningar.
3.1-3.4
4.1-4.6
3.1-3.4
4.1-4.6
4 Frekvensberoende kopplingar
Typiskt vill man i slutänden ha en överföringsfunktion som varierar på olika sätt i frekvensdomänen. Vi kommer se hur man ska koppla sin operationsförstärkare för att åstadkomma detta.
5.1-5.4 5.1-5.4
5, 6 Motkoppling
Motkoppling är ett sätt att återkoppla operationsförstärkarens utsignal till dess insignalen för att på så sätt förbättra hela systemets prestanda. Detta är en mycket viktig komponent i analog konstruktion och vi kommer ägna en hel del tid åt att studera detta och hur man kan analysera och dimensionera motkoppling.
6.1-6.4
6.5-6.8
6.1-6.4
6.5-6.8
7 Halvledarkomponenter.
Som en inledning till en-transistorf&aouml;rstärkarsteg behöver vi förstå lite mer om vad som händer "innanför skalet" i t.ex. bipolära och FET-transistorer. (Själva halvledarfysiken som sådan ingå inte i kursen.)
7.1-7.5 7.1-7.2, 10.1-10.2
8, 9 Förstärkare med BJT
För att nå lite högre prestanda kan man ibland behöva lämna den bekväma operationsförstärkaren och istället använda de "råa" byggstenarna. Vi ska titta på olika sett man kan åstadkomma förstärkning med en, eller kanske t.o.m. två diskreta transistorer.
8.1-8.9, 8.12 11.1-11.9, 11.12
10 Effektförstärkare
I vissa fall behöver förstärkningen vara väldigt hög, alternativt man behöver förstärkare för överföring av en signal. I dessa fall använder man effektförstärkare som kräver ett litet annorlunda synsätt och nomenklatur.
10.1 -10.4 14.1 -14.4

Lektioner

Svar till övningarna ur boken finns

Under lektionstid kommer några av de i lektionsplaneringen angivna exemplen att räknas. Resterande exempel (i de aktuella kapitlen) anses vara hemuppgifter och bör räknas igenom för att klara kursen.

Nr Behandlar
Upplaga 1 Upplaga 2
1 1.1-1.9
2 2.1-2.9
3 3.1-3.7
4, 5 5.1-5.11
6 6.2, 6.4a, 6.5a,b, 6.6, 6.7a, 6.9
7 7.1-7.3 7.1-7.2, 10.1
8, 9 8.1-8.7, 8.9b, 8.10-8.12 11.1-11.7, 11.9b, 11.10-11.12
10 10.1, 10.4-10.6, 10.8 14.1, 14.4-14.6, 14.8

Laborationer

Laborationerna, som är obligatoriska , ska genomföras i grupper med max två studenter per grupp. Nödvändiga förberedelseuppgifter ska vara utförda inför laborationstillfället. Dessa förberedelseuppgifter består typiskt i att orientera sig inför laborationen med avseende på litteratur, teori, och mentalt ställa in sig på de saker som ska utföras under laborationen.

Senast två dagar före laborationen ska en laborationsplan skickas in till laborationsassistenten och examinator. Denna ska godkännas innan ni kan påbörja laborationen.

Notera att tiden i laborationslokalen är relativt kort och således värdefull. Fördärva inte den tiden med att komma dåligt förberedd. Extra laborationstillfällen medges ej.

Vi kommer arbeta i vårt hårdvarulab, även om delar av laborationerna mest kommer utföras i mjukvara.

Nr Behandlar
1 Simulering med SPICE (National Instruments' MultiSim):
T.ex. klippkretsar och delningsfilter. För att lära oss verktyget kommer vi gå igenom motsvarande tutorials som finns att hämta från verktygets installation självt (under hjälpmenyn).
Detta verktyg finns också som live-verktyg (med begränsad funktionalitet).
2 Simulering med SPICE:
I denna laboration ska vi titta på ett mer konkret exempel, stabilitet hos motkopplad OP-förstärkare. Först ska den simuleras, karaktäriseras och verifieras.
Efter simuleringen ska kursdeltagarna också koppla upp och mäta på den motkopplade OP-förstärkaren.
3+4 Projektuppgift: Konstruktion av RIAA-förstärkare. Komponenter ska väljas så att ett operationsförstärkarsteg kombineras med ett transistorsteg och slutligen producerar en överföringsfunktion som är kompatibel med RIAA-standarden.
Notera att den här laborationen är upplagd på två fyra-timmarstillfällen.


Informationsansvarig: J Jacob Wikner
Senast uppdaterad: 2017-10-31