Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Simulation of Electronic Circuits
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
IES-1-303-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Electronics and Telecommunications
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Machowski Witold (witold.machowski@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Machowski Witold (witold.machowski@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Introductory coures of simulation techniques using SPICE simulator.

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 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat modelowania elementów i układów elektronicznych oraz rozumie ograniczenia przyjętych modeli matematycznych a przede wszystkim skończona dokładność określenia liczbowego parametrów używanych modeli ES1A_W13, ES1A_W01, ES1A_W12 Kolokwium
M_W002 Student rozumie wzrastającą rolę technik symulacyjnych w praktyce inżynierskiej, zna narzędzia komputerowe do symulacji układów elektronicznych analogowych i cyfrowych realizowanych w technice elementów dyskretnych i scalonej i wie jak ich użyć w celu przeprowadzenia wiarygodnej symulacji ES1A_W16, ES1A_W21 Kolokwium
M_W003 Student zna metody automatycznego tworzenia równań obwodowych dla zadanej topologii połączeń elementów. Zna algorytmy numerycznego rozwiązywania zagadnień matematycznych odpowiadających najczęściej wykonywanym analizom układów. ES1A_W16 Kolokwium
M_W004 Student zna strukturę i zawartość współczesnych pakietów CAD dedykowanych dla układów elektronicznych, rozumie przeznaczenie poszczególnych składników i ich wzajemne powiązania. ES1A_W16 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wprowadzić topologię analizowanego układu w postaci tekstowej i z użyciem interfejsu graficznego. Umie przeprowadzić wszechstronne analizy badanego układu z uwzględnieniem zmian parametrów elektrycznych układu np. na skutek starzenia lub rozrzutów statystycznych. Potrafi krytycznie odnieść się do wyników symulacji. ES1A_U08, ES1A_U09, ES1A_U01 Kolokwium
M_U002 Student umie wykorzystać symulator do zadań projektowych ES1A_U08, ES1A_U09 Kolokwium
M_U003 Student umie czytać dokumentację używanego programu, znaleźć w niej odpowiednie informacje a także tworzyć dokumentację naukową i techniczną zawierającą wyniki symulacji ES1A_U04, ES1A_U01 Kolokwium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych ES1A_K01 Kolokwium
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty działalności inżyniera ES1A_K02 Kolokwium
M_K003 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego ES1A_K06, ES1A_K04 Kolokwium,
Sprawozdanie
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 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat modelowania elementów i układów elektronicznych oraz rozumie ograniczenia przyjętych modeli matematycznych a przede wszystkim skończona dokładność określenia liczbowego parametrów używanych modeli + - + - - - - - - - -
M_W002 Student rozumie wzrastającą rolę technik symulacyjnych w praktyce inżynierskiej, zna narzędzia komputerowe do symulacji układów elektronicznych analogowych i cyfrowych realizowanych w technice elementów dyskretnych i scalonej i wie jak ich użyć w celu przeprowadzenia wiarygodnej symulacji + - - + - - - - - - -
M_W003 Student zna metody automatycznego tworzenia równań obwodowych dla zadanej topologii połączeń elementów. Zna algorytmy numerycznego rozwiązywania zagadnień matematycznych odpowiadających najczęściej wykonywanym analizom układów. + - - - - - - - - - -
M_W004 Student zna strukturę i zawartość współczesnych pakietów CAD dedykowanych dla układów elektronicznych, rozumie przeznaczenie poszczególnych składników i ich wzajemne powiązania. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi wprowadzić topologię analizowanego układu w postaci tekstowej i z użyciem interfejsu graficznego. Umie przeprowadzić wszechstronne analizy badanego układu z uwzględnieniem zmian parametrów elektrycznych układu np. na skutek starzenia lub rozrzutów statystycznych. Potrafi krytycznie odnieść się do wyników symulacji. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student umie wykorzystać symulator do zadań projektowych - - + + - - - - - - -
M_U003 Student umie czytać dokumentację używanego programu, znaleźć w niej odpowiednie informacje a także tworzyć dokumentację naukową i techniczną zawierającą wyniki symulacji - - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych + - + - - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty działalności inżyniera - - + - - - - - - - -
M_K003 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, potrafi w sposób zrozumiały i z odpowiedzialnością za słowo zredagować raport z wykonanego zadania inżynierskiego - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Coures is taught with lectures (15hr) and hands-on computers laboratory with conversatory/disscussion class elements (15hr)

Lecture content

1.Concept of model and numerical simulation. Short history of circuit simulators CANCER → SPICE. Review of circuit simulators. SPICE as industrial standard. Berkely SPICE and commercial SPICEs. Orcad/Cadence/PSPICE Package. Auxiliary software tools – schematic editor, graphical postrocessor (PROBE), libraries. Symbolic analisis and tools

2. Working with the netlist mode.DC, AC and TRAN directives Auxilliary analyses

3. Graphical postrocessing. Macros and Measurements. Advanced techniques – sweeping parameters with STEP and Performance analysis. Noise analysis.

4. Models of semiconductor devices – diodes, BJTs, JFETs. MOSFETS. Creating models with Model Editor (formerly PARTS) based on datasheets.

5. Subcircuits, OpAmp macromodel. Controlled sources and behavioral modelling.

6. Statistical analysis and manufacturability. Pseudorandom number generators. Yield analysis. Virtual prototyping

Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Laboratory class

    1. Getting acquained with the software environment. Analysis of simple RC circuits in frequency and time-domain. Step parametric analysis. Graphical postprocessor. Plotting tuning curves.

    2. Miller effect simulation in voltage and transconductance amplifiers. Techniques of calculationg components (Rin/Cin) of input impedane based on simulation results

    3. Designing single BJT amplifier with SPCIE. Bias point design, temperature sensitivity analysis. Frequency response and time analysis with sinewave stimulation. THD calculation.

    4. OpAmp based circuits simulations. Comparision between full circuit and behavioral model simulation results. Stability issues in feedback circuits. Calculating gain/phase margins.

    5. Differential MOSFET pair simulations. Monte Carlo statistical analysis. Impact of mismatch on offset and CMRR analysis.

    6. Noise analysis. Advanced noise analysis techniques.

    7. Introduction to mixed-signal simulation with PSPICE

  2. Project class

    Students will have to prepare short movie – an experimental use of video-didactics technique. They will use rather screen capture programs, however the use of camera is also allowed. The requirement for the movie prepared in teams is to cover either the other simulation tool (SPICE has numerous variants avaliable, differing a little bit form PSPICE used in the lab class) or more challenging circuit than analyzed during the lab activities

  3. Project class

    Students will have to prepare short movie – an experimental use of video-didactics technique. They will use rather screen capture programs, however the use of camera is also allowed. The MUIST requirement of the movie prepared in teams is to cover either the simulation toos (SPICE has numerous variants avaliable, differing a little bit form PSPICE used in the lab class) or more challenging circuit than analyzed during lab activities

Ćwiczenia projektowe:
-
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 78 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 14 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 14 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 10 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 20 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Final grade is calculated based on laboratory assesment (50%), project assesment (40%) and lecture quizzes (10%). Laboratory instructors take into account individual preparation for subsequent exercises, homeworks (facultative) and final practical test results. Practical test is performed using time limited open-book hands-on exercise using computer with simulator. Student is expected to write short report. Only students, who earned extra poins from homeworks AND lecture quizzes AND have never failed the entrance short tests for individual lab sessions are admitted to single practical final test retake. Project assesment requres presentation of the prepared video to the classmates audience. Course grades in accordance with AGH Student bylaws.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Compulsory course. Mathematic, circuit theory, semiconductor devices background as well as basic skills in analog electronic circuits are requred. Module runs concurently with “Analog Electronic Circuits I” module and closely related to it.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

J. O. Attia. PSPICE and MATLAB for electronics : an integrated approach
B. Al.-Hashimi. The Art of Simulation Using Pspice Analog and Digital
G. Roberts, A. Sedra. SPICE for Microelectronic Circuits

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Niskonapięciowe układy analogowe bazujące na inwerterach CMOS w scalonych systemach VLSI — Low voltage analog circuits based on CMOS inverters in VLSI systems / Witold MACHOWSKI. — Kraków : Wydawnictwa AGH, 2012. — 197 s., 1. — (Rozprawy Monografie / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; ISSN 0867-6631 ; 259). — Bibliogr

Hybrid DPWM implementation using coarse and fine programmable ADLL / Jacek JASIELSKI, Stanisław KUTA, Witold MACHOWSKI, Wojciech Kołodziejski // Microelectronics Journal ; ISSN 0026-2692. — 2014 vol. 45 iss. 9. s. 189–198, Streszcz., Summ.. — ISBN: 978-83-7464-533-1

Informacje dodatkowe:

Brak