4 ECTS credits
110 u studietijd

Aanbieding 1 met studiegidsnummer 1002041BNR voor alle studenten in het 1e semester met een verdiepend bachelor niveau.

Semester
1e semester
Inschrijving onder examencontract
Niet mogelijk
Beoordelingsvoet
Beoordeling (0 tot 20)
2e zittijd mogelijk
Ja
Inschrijvingsvereisten
Om te kunnen inschrijven voor Elektronica moet men ingeschreven of geslaagd zijn voor Toegepaste elektriciteit, voor het technologieproject Werktuigkunde en Elektrotechniek (voor studenten in de afstudeerrichting werktuigkunde-elektrotechniek) of het technologieproject Informatie en Communicatietechnologie (voor studenten van de afstudeerrichting elektronica en informatietechnologie, profiel computerwetenschappen) en voor 1 van de 3 overige technologieprojecten OF moet men ingeschreven zijn in de BA in de Fysica en de Sterrenkunde of Master in de Fysica en de Sterrenkunde, Economie en Bedrijfsleven.
Onderwijstaal
Nederlands
Faculteit
Faculteit Ingenieurswetenschappen
Verantwoordelijke vakgroep
Elektronica en Informatica
Onderwijsteam
Maarten KUIJK (titularis)
Sven BOULANGER
Onderdelen en contacturen
24 contacturen Hoorcollege
24 contacturen Werkvormen en Praktische Oef.
Inhoud

1) Inleiding: elektronica vanuit technologisch standpunt, het gebruikersstandpunt, het architectuur standpunt; elektronica versus microelektronica; 5 stellingen (technologie evolutie, impact op de maatschappij, toekomstige uitdagingen, ontwerpcomplexiteit - de VUB opleiding, gewenste type ingenieurs).

2) Karakteristieken van de basiscomponenten en hun gebruik bij het ontwerp van schakelingen.

- De ideale operationele versterker: modelhypothesen; basisschakelingen voor versterkers (unipolaire versterkers: inverterende, niet-inverterende, buffer; verschilversterkers, eigenschappen en criteria voor de selectie van versterkertypes in meettoepassingen); basisschakelingen voor comparatoren: regeneratieve schakelingen, blokgolfgenerator; illustratie van het cocept terugkoppeling aan de hand van eenvoudige schakelingen.

- De diode: het begrip dynamische weerstand, quasistatische transfertfunktie en idealisaties, enkele schakelingen (gelijkrichters en filters, piekdetectors, precisiediode), zenerdiode, AC-DC omzetter.

- De bipolaire transistor: Statische karakteristieken en laagfrequente modellen die eruit af te leiden zijn, de basisversterkers - AC versus DC koppeling, instelling, kleinsignaal gedrag, de types GBS, GES, GCS, de transistor als schakelaar (quasistatisch model).

- De FET's: MOSFET's, JFET's, Depletion en Enhancement types, statische karakteristieken en laagfrequente modellen die eruit af te leiden zijn, eenvoudig halfgeleider werkingsmodel, de basisversterkers, de FET als schakelaar (quasistatische beschrijving).

3) Elektronische functies voor de verwerking van analoge, digitale en bemonsterde signalen.

- Tegenkoppeling en stabiliteit: nut van tegenkoppeling, types tegenkoppeling, voorbeeldschakelingen, stabiliteit, winst- en fasemarge, omzetting van versterkers naar blokschema uit de regeltheorie, Bode stabiliteitscriterium.

- Oscillatoren: ontwerp van een RC-oscillator, frequentiestabiliteit, amplitudestabilisatie, types oscillatoren.

- Gestabiliseerde voedingen: algemene opbouw, keuze gelijkrichter, filter, types (geschakeld versus continu).

- Data-acquisitie: opbouw van een acquisitieketen (sample and hold, multiplexer, DAC, ADC), keuze van bemonsteringsfrequentie en aantal bit.

- Isolatieversterkers: gebruik, eigenschappen, optische en elektromagnetische isolatie.

- Schakelingen met geschakelde capaciteiten (basisprincipe en voorbeelden).

- Stroomversterkers (power boosters): algemene ontwerprichtlijn.

- Inleiding tot de digitale elektronica: Overgang van fysische beschrijving naar logische beschrijving; combinatorische schakelingen; sequentiële schakelingen (geheugenelementen, tellers, synchrone versus asynchrone systemen, halfgeleidergeheugens types en opbouw, gestructureerde implementatie van sequentiële systemen, reconfigurable computing); elektrische realisatie van digitale schakelingen, vergelijkende analyse van verschillende realisatieprincipes, elektrische specificaties; Electronic Design Automation; technologie: trends en bottlenecks.

- De laboratoriumsessies:

(1) Inleidende oefeningen en inleiding tot het gebruik van een gratis simulator (LTSpice IV)
(2) Oefeningen en inleiding tot LabView
(3) Digitale elektronica: grafisch programmeren van herprogrammeerbare logica in Altium
(4) De operationele versterker in de praktijk
(5) Analyse van een complexe, bestaande basisschakeling: de thermostaat
(6) De bipolaire transistor

Studiemateriaal
Cursustekst (Vereist) : Elektronica powerpoints, Slides, Jan Cornelis, VUB, 2220170000985, 2016
Cursustekst (Aanbevolen) : Elektronica Deel 1, Jan Cornelis, VUB, 2220170002279, 1996
Handboek (Aanbevolen) : Mixed Analog-Digital VLSI Devices and Technology, An Introduction, Yannis P. Tsividis, BIB, 1995
Cursustekst (Aanbevolen) : Elektronica Deel 2, Jan Cornelis, VUB, 2220170002293, 1996
Bijkomende info

De cursusnotas zijn overwegend in het Nederlands. De cursus wordt in het Nederlands gedoceerd. - Laboratoriumboek met opgaven, praktische informaties en componenten specificaties;



- ELEKTRONICA POWERPOINT ILLUSTRATIES (2016), VUB (Aanschaf verplicht);



- Elektronica Deel 1 en Deel 2, Jan Cornelis, VUB (Aanschaf aan te raden);



- De referentiewerken die per hoofdstuk in 'Elektronica Deel 1 en Deel 2' vermeld staan.



Aanvullend studiemateriaal:

Yannis P. Tsividis, "Mixed Analog-Digital VLSI Devices and Technology - An Introduction" Mc Graw Hill, 1995, (diepgaand werk over de werking van de MOS transistor, zowel voor ontwerpers als voor halfgeleider specialisten, maar met een zeer duidelijke inleiding over de werking van MOS transistoren)

Leerresultaten

Algemene competenties

Deze overzichtscursus is een inleiding tot de elektronica.

De algemene principes gebruikt in de elektronica worden aan de hand van schakelingen met geringe complexiteit uitgelegd. De doelstellingen zijn: (1) vanuit de externe karakteristieken van de basiscomponenten, de meest klassieke schakelingen analyseren en ontwerpen; (2) een overzicht geven van typische analoge en digitale elektronische functies; (3) de overgang van reële schakelingen naar formele schema's uit de regeltheorie aanleren; (4) aantonen dat zelfs met eenvoudige schakelingen heel wat elektronische functies gerealiseerd kunnen worden (overwinnen van de drempelvrees bij het bouwen).

Op het einde van de cursus zou de student tot volgende prestaties in staat moeten zijn: (1)analyse en ontwerp van laagfrequente basisschakelingen, (2) gebruik en identificatie van tegenkoppeling en meekoppeling in schakelingen, (3) eenvoudige stabiliteitsanalyses, (4) beheersen van een overzicht van elektronische operatoren en hun realisaties (analoog en digitaal). De cursus beoogt een brede basiskennis aan te leren betreffende componenten, schakelingen, ontwerpmethodiek, concepten, belangrijkste specificaties, evoluties en toekomstige trends in de elektronica.

Beoordelingsinformatie

De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Mondeling bepaalt 67% van het eindcijfer

WPO Labowerk bepaalt 33% van het eindcijfer

Binnen de categorie Examen Mondeling dient men volgende opdrachten af te werken:

  • mondeling examen met een wegingsfactor 1 en aldus 67% van het totale eindcijfer.

    Toelichting: Mondeling examen (2/3 van de totale score). Twee vragen over de cursusinhoud: een hoofdvraag en een bijvraag - meestal een 'weet-vraag' in een ander domein dan de hoofdvraag; 5 minuten voorbereiding met cursus; 25 minuten voorbereiding zonder cursus om het antwoord te structureren (eventueel schriftelijk); ongeveer 20 minuten discussie met de docent.

Binnen de categorie WPO Labowerk dient men volgende opdrachten af te werken:

  • laboratorium evaluatie met een wegingsfactor 1 en aldus 33% van het totale eindcijfer.

    Toelichting: Laboratorium evaluatie (1/3 van de totale score). Oefeningen te maken als voorbereiding van de laboratoriumsessies; gevraagd wordt een eenvoudige functie elektronisch te verwezenlijken (ontwerp) en de werking van een gegeven schakeling te achterhalen (analyse).

Aanvullende info mbt evaluatie

Mondeling examen (2/3 van de totale score). Twee vragen over de cursusinhoud: een hoofdvraag en een bijvraag - meestal een 'inzicht-vraag' in een ander domein dan de hoofdvraag; 5 minuten voorbereiding met cursus; 25 minuten voorbereiding zonder cursus om het antwoord te structureren (eventueel schriftelijk); ongeveer 20 minuten discussie met de docent.

Laboratorium evaluatie (1/3 van de totale score). Oefeningen te maken als voorbereiding van de laboratoriumsessies; gevraagd wordt een eenvoudige functie elektronisch te verwezenlijken (ontwerp) en de werking van een gegeven schakeling te achterhalen (analyse).

Academische context

Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Bachelor in de ingenieurswetenschappen: werktuigkunde-elektrotechniek
Bachelor in de ingenieurswetenschappen: elektronica en informatietechnologie Profiel profiel computerwetenschappen
Bachelor in de fysica en de sterrenkunde: Standaard traject
Master of Physics and Astronomy: Minor Economy and Business (enkel aangeboden in het Engels)