Elektronika alapjai
A VIK Wikiből
A tantárgy célkitűzése, hogy megismertesse a hallgatókat az elektronika és általuk használt eszközök megvalósítási technológiáinak alapjaival. Cél továbbá annak bemutatása, hogy a modern mikroelektronika milyen lehetőségeket biztosít a számítástechnika számára, melyek a fizikai megvalósítás korlátai, és a fejlődés trendjei.
Követelmények
A szorgalmi időszakban
- A ZH legalább elégséges szintű (40%) teljesítése.
- A gyakorlatokon legalább 70%-os részvétel kell legyen az aláírás meglétéhez.
- Megajánlott jegy: Fakultatív házikkal lehet pontot szerezni.
- Pótlási lehetőségek:
- A ZH póthéten egyszer pótolható, pót-pót ZH már nincs.
A vizsgaidőszakban
- A vizsga legalább elégséges (40%) teljesítése szükséges.
Félévvégi jegy
- A félévvégi jegyet a vizsgán elért eredmény adja.
Tematika
A kari Moodle-ben fent van minden, ami kell a tárgyhoz, legyen az gyakorlat vagy előadás.
Előadások
- 1. hét: követelmények; bevezetés: mikroelektronika, Moore-törvény, szilícium (wafer), fotolitográfia; kapcsolási rajz: föld; passzív alkatrészek: Kirchhoff-törvények, ellenállások (soros / párhuzamos kapcsolás), kondenzátor, tekercs
- 2. hét: PCB, through-hole, SMD; ellenállások, (elektrolit) kondenzátorok; vezetők, félvezetők, szigetelők; töltéshordozók (adalékolás); dióda (LED): tulajdonságai, karakterisztikái, számítások, színek, fényporok
- 3. hét: (C)MOS-tranzisztor: működése, kapcsolási rajz; digitális logika: Boole-algebra, swing, rail, transzferkarakterisztika, komparálási feszültség, zaj- / zavarvédettség, jelregeneráció, robosztusság; CMOS-áramkörök, -inverter, -kapu (PUN, PDN): NOR, NAND, komplex; transzferkapu, clocked CMOS; -tárolók: latch, flip-flop
- 4. hét: az előző hét folytatása: tárolás, D-latch és -flipflop; CMOS-áramkörök késleltetése és fogyasztása: CMOS-inverter (késleltetés, terhelés), teljesítmény, energia, statikus / dinamikus fogyasztás (töltéspumpálás), PDP, dynamic voltage frequency scaling, energiatakarékossági módok; digitálisrendszer-tervezés: szinkron szekvenciális logika, design flow, VHDL, SystemVerilog, logikai verifikáció és szintézis, ((lépések: floorplan, power plan, place, route, pad-ring)), post-layout szimuláció
5. hét: memóriák: alapfogalmak, felépítése (word line, bit line), bank; SRAM: felépítése; (embedded) DRAM: cella, írás, olvasás, frissítés (burst refresh, distributed (hidden) refresh); CAM: search data register, elemi cella; MROM: pszeudo-NMOS-kapu, NOR- / NAND-kapu, OTP ROM; (((anti)fuse, PLICE)); küszöbfeszültség, (E)EPROM, flash EEPROM (SLC / MLC, NOR / NAND); ((SONOS, VNAND, NVRAM, FERAM, MRAM))
- 6. hét: analóg jelformálás és erősítés: (valós) erősítő, csillapítás, szűrés; összegzés, különbség, integrálás; valós feszültségforrás, Thévenin-tétel, dB, műveleti erősítő (negatív visszacsatolás), (nem)invertáló alapkapcsolás
- 7. hét: műveleti erősítők: (invertáló) összeadó, kivonó, mérő, integrátor, valós, komparátor, voltmérő, hiszterézis; (kristály)oszcillátorok: PLL
- 8. hét: szünet
- 9. hét: szenzorok
- 10. hét: AD/DA konverzió
- 11. hét: tápellátás
- 12. hét: teljesítmény- és hőmérsékleti problémák
- 13. hét: kijelzők és érintőképenyők
Gyakorlatok
- 1. hét (feladatok, prezentáció): ellenállás: Ohm-törvény, párhuzamos / soros kapcsolás, feszültségosztó és -mérő (két-, három- és négyvezetékes), szuperpozíció tétele
- 2. hét (feladatok, prezentáció): kapacitás: Kirchhoff-törvény, RC késleltető hálózat (be- és kikapcsolási időfüggvény), időállandó, logikai kapu, PoR, munka
- 3. hét (feladatok, prezentáció): dióda: feszültség és áramerősség meghatározása grafikon leolvasásával, számítással (kapcsolási rajz készítése), mérnöki közelítéssel; kapcsolóáramkör (charlieplexing); meghajtás, dióda és rendszer hatásfoka
- 4. hét (feladatok, prezentáció): CMOS-áramkör logikai függvényének megállapítása (online igazságtáblázat, De Morgan-azonosságok), áramkör áttervezése logikai függvény alapján, transzferkapu-áramkör logikai függvényének megállapítása, latch átalakítása, fogyasztás kiszámítása, NAND-kapu kimeneti valószínűségének kiszámítása, ripple-carry adder késleltetésének kiszámítása
- 5. hét (feladatok, prezentáció): memória jellemzőinek kiszámítása ábra alapján; SRAM működésének, előnyeinek és hátrányainak leírása kapcsolási rajz alapján; DRAM bitvonala feszültségváltozásának megadása kapacitások és tápfeszültség alapján; elektronok számának meghatározása kapacitás és feszültség alapján, egy elektron töltésállandójának ismeretével; kapacitás feszültségcsökkenési idejének meghatározása szivárgási áramerősség vagy hőmérséklet alapján; DDR SDRAM működésének leírása ábra alapján; SLC-memória kapacitásának meghatározása MLC-memória tranzisztora alapján; flash EEPROM írhatóságának meghatározása
- 6. hét (feladatok, prezentáció): feszültségosztó (Thevenin-helyettesítőképének) üresjárási feszültségének és belső ellenállásának kiszámítása a tápfeszültség és ellenállások adatai alapján, erősítő terhelési feszültségének kiszámítása, Wifi-jel teljesítményének (azok arányainak) és feszültségének kiszámítása dB alapján, víz melegítéséhez szükséges idő kiszámítása teljesítmény alapján, erősítés kiszámítása kapcsolási rajz alapján
- 7. hét (feladatok, prezentáció): ...
- 8. hét (feladatok, prezentáció): ...
- 9. hét: szünet
- 10. hét (feladatok, prezentáció): ...
- 11. hét (feladatok, prezentáció): ...
- 12. hét: szünet
- 13. hét (feladatok, prezentáció): ...
- 12. gyakorlat
- 13. gyakorlat
ZH
GitEgylet segédanyagok:
Vizsga
Hasonló a ZH-hoz, a Moodle tesztekből érdemes készülni.
Tippek
- Érdemes a megajánlott jegyre hajtani és minden Moodle tesztet megcsinálni.
| 1. félév | |
|---|---|
| 2. félév | |
| 3. félév | |
| 4. félév | |
| 5. félév | |
| 6. félév | |
