Τίτλος Μαθήματος Θεωρία Κυκλωμάτων
Κωδικός Μαθήματος 321-2551
Εξάμηνο 2
ECTS 5
Ώρες (Θεωρία) 3
Ώρες (Εργαστηρίο) 2
Διδάσκοντας 321-2551

Ύλη μαθήματος

Βασικές αρχές ηλεκτρικών κυκλωμάτων – επίπεδα αφαίρεσης λειτουργίας. Τεχνικές ανάλυσης κυκλωμάτων με αντιστάσεις: Νόμοι του Kirchhoff, ισοδυναμία αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα. Ισοδύναμα κυκλώματα: ισοδύναμο κύκλωμα κατά Thévenin, ισοδύναμο κύκλωμα κατά Norton. Μετασχηματισμοί κυκλωμάτων. H ψηφιακή λογική – περιθώρια θορύβου. Το τρανζίστορ σαν διακόπτης – σχεδίαση λογικών πυλών. Συμπεριφορά εισόδου - εξόδου λογικών πυλών. Πυκνωτές και πηνία: βασικές αρχές, συνδεσμολογίες σε σειρά και παράλληλα. Κυκλώματα πρώτης τάξης: κυκλώματα με αντιστάσεις και πυκνωτή (RC), κυκλώματα με αντιστάσεις και πηνίο (RL), ανάλυση κυκλωμάτων πρώτης τάξης. Η δομή του τρανζίστορ επίδρασης πεδίου MOS (MOS Field Effect Transistor – MOSFET). Καθυστέρηση λογικών πυλών. Ενέργεια και ισχύς: υπολογισμός ενέργειας, στατική κατανάλωση ισχύος, δυναμική κατανάλωση ισχύος. Οι πύλες CMOS.

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα

Σκοπός του συγκεκριμένου μαθήματος είναι να παρουσιάσει στους φοιτητές του πρώτου έτους σπουδών τις βασικές έννοιες της θεωρίας κυκλωμάτων, δίνοντας έμφαση στα ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα. Οι φοιτητές που ολοκληρώνουν επιτυχώς το μάθημα θα έχουν επιδείξει:
1. Ικανότητα να αναγνωρίζουν και να αναπαριστούν σχηματικά γραμμικά κυκλώματα.
2. Ικανότητα να εφαρμόζουν το νόμο ρευμάτων και το νόμο τάσεων του Kirchhoff, καθώς και το νόμο του Ohm σε προβλήματα με κυκλώματα.
3. Ικανότητα να κατανοούν την έννοια της τάσης ενός κόμβου κυκλώματος και να εφαρμόζουν τη μέθοδο των κόμβων για την ανάλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων.
4. Ικανότητα να απλοποιούν κυκλώματα χρησιμοποιώντας ισοδυναμίες στοιχείων σε σειρά και παράλληλα, καθώς και τα ισοδύναμα κυκλώματα κατά Thévenin και Norton.
5. Ικανότητα κατανόησης των πλεονεκτημάτων της ψηφιακής επεξεργασίας και του πως αυτά προκύπτουν μέσα από τη χρήση ψηφιακών κυκλωμάτων.
6. Ικανότητα να προσδιορίζουν τη δομή και να κατανοούν την απλουστευμένη συμπεριφορά (μοντέλα S, SR και SRC) των τρανζίστορ επίδρασης πεδίου MOS (MOS Field Effect Transistors – MOSFETs).
7. Ικανότητα να σχεδιάζουν ψηφιακές πύλες (τόσο NMOS, όσο και CMOS) χρησιμοποιώντας MOSFETs.
8. Ικανότητα να υπολογίζουν τις τάσεις εξόδου και τα περιθώρια θορύβου των ψηφιακών πυλών και να κατανοούν τη σημασία τους.
9. Ικανότητα να αναγνωρίζουν κυκλώματα πρώτης τάξης με πυκνωτές και πηνία.
10. Ικανότητα να αναλύουν κυκλώματα πρώτης τάξης και να προβλέπουν τη συμπεριφορά τους.
11. Ικανότητα να υπολογίζουν την καθυστέρηση ψηφιακών πυλών που οδηγούν άλλες πύλες.
12. Ικανότητα να κατανοούν τις έννοιες της ενέργειας και της ισχύος στα ψηφιακά κυκλώματα, να διακρίνουν μεταξύ τις στατικής και της δυναμικής κατανάλωσης ισχύος, καθώς και να μπορούν να τις υπολογίσουν (και πάλι για την περίπτωση μίας πύλης που οδηγεί άλλες πύλες).

Προαπαιτούμενα

Δεν απαιτούνται.

Εγχειρίδια του μαθήματος

  1. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits, Anant Agarwal, Jeffrey H. Lang
  2. Ανάλυση κυκλωμάτων και σημάτων. Θεωρία και εφαρμογές του ηλεκτρολόγου μηχανικού - Τόμος 1, Giorgio Rizzoni
  3. Μικροηλεκτρονικά Κυκλώματα, 7η Έκδοση, Sedra Adel, Smith Kenneth

 

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Διαλέξεις, φροντιστηριακές ώρες που περιλαμβάνουν επίλυση ασκήσεων με υποδειγματικό τρόπο.

Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 39 ώρες
Φροντιστηριακές ώρες 26 ώρες
Προσωπική μελέτη 57 ώρες
Τελική εξέταση 3 ώρες
Σύνολο Μαθήματος 125 ώρες (5 ECTS)

 

Μέθοδοι αξιολόγησης / βαθμολόγησης

Γραπτή εξέταση

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά (Αγγλικά αν υπάρχουν φοιτητές/φοιτήτριες ERASMUS)

Τρόπος παράδοσης μαθήματος

Φυσική παρουσία