Elektroniikka I (FYS2082), Syksy 2024

Sivu päivitetty 17.12.2024

Elektroniikka I (FYS2082), 5 OP, syksy 2024

Luennoitsija: Prof. Edward Hæggström, edward.haeggstrom (at) helsinki.fi

Assistentit:

B.Sc Petteri Salminen, petteri.salminen(at)helsinki.fi

Miska Saralahti, miska.saralahti(at)helsinki.fi

Yhteydenotto kurssiin tai laskuharjoituksiin liittyviin asioihin ensisijaisesti kurssiassintentteihin, sähköpostilla.

Ajankohtaista

Kurssin tenttitilaisuus pidetään 17.12. klo 13.00 – 17.00 salissa E204 (Physicum). Tenttiin saa tuoda mukaan muistiinpanovälineet sekä laskimen.

Maanantaina 9.12. klo 12-14 pidetään ylimääräinen luento salissa D̶1̶0̶6̶ (̶P̶h̶y̶s̶i̶c̶u̶m̶)̶ D105 (Physicum).

Maanantaina 9.12. pidetään poikkeuksellisesti torstain (12.12.) laskuharjoitustilaisuus. Tilaisuus pidetään klo 10-12 salissa D106 (Physicum).

Tiistaina 10.12. pidetään kurssin kolmas demo, jonka aiheena on transimpedanssivahvistimet. Demo pidetään normaaliin luentoaikaan, tavallisessa salissamme.

Keskiviikon 4.12. luento aloitetaan poikkeuksellisesti tasan klo 10.00.

Perjantaina 29.11. klo 13-15 pidetään ylimääräinen luentotilaisuus salissa C220 (Exactum).

Tiistaina 26.11. pidetään kurssin toinen demo, jonka aiheena on vahvistinpiirit. Demo pidetään normaalisti tiistain luentosalissa.

Torstain 21.11. korvaava luentotilaisuus on peruttu, koska Professori Hæggström ei henkilökohtaisista syistä pääse paikalle.

Keskiviikon 20.11. luento on peruttu. Sen sijaan torstaina 21.11. klo 15-17 järjestetään korvaava luentotilaisuus salissa E205 (Physicum).

Tiistaina 5.11. pidetään kurssin ensimmäinen demo, jonka aiheena on koaksiaalikaapelit ja niiden terminointi. Keräännymme tiistain luentosaliin (D105), josta lähdemme klo 10.25 luokkaan C315, jossa demo esitetään.

Torstaina 31.10. pidetään kaikille yhteinen laskuharjoitustilaisuus (klo 10-12, Physicum D117), jossa tarjotaan teknistä tukea kurssilla tarvittavien ohjelmien asentamiseen. Kurssilla käytettävät ohjelmat:

  • LTspice: https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
  • Scopy: https://wiki.analog.com/university/tools/m2k/scopy
  • Wine (mahdollistaa Windows ohjelmien, kuten LTspice -ohjelman, käytön Linux käyttöjärjestelmässä): https://www.winehq.org/

Harjoitustehtävät ja demot

Kurssin aikana pidetään yhteensä 5 laskuharjoitusta.

Joka viikolla tehtävät koostuvat laskuharjoituksista ja niihin liittyvistä käytännön töistä. Laskuharjoitukset tehdään ennen laskaritilaisuutta ja tuodaan tehtyinä tilaisuuteen. Laskuharjoituksista sekä käytännön töistä saa pisteet ainoastaan läsnäollessa, joten läsnäoloa suositellaan vahvasti.

Käytännön työt: kurssin aikana tutustutaan komponentteihin ja yksinkertaisiin piireihin pienissä ryhmissä. Vähintään yhdellä ryhmäläisistä tulee olla läppäri mukana. Käytännön harjoituksia suoritetaan laskaritilaisuuksien yhteydessä.

Kurssin sisältö

Ajankohta opintojen ajoitusmallissa: 2. vuosi

Esitiedot: Fysiikan mittausmenetelmät I, Fysiikan perusopinnot (25 op), erityisesti Sähkömagnetismi sekä Säteilykentät ja fotonit kannattaa kerrata. Matematiikka on MAPU-tasoa.

Sisältö: Piiriteoriaa, analogiset vahvistimet ja transistoripiirit. Kurssin aikana tutustutaan elektroniikan peruskytkentöihin käytännössä. Elektronisten piirien simulointi. Tutustuminen piirilevyjen suunnitteluun.

Suoritustapa: Loppukoe ja harjoitukset

Kurssin arvostelu: Kurssiarvosanasta 33% muodostuu laskuharjoituspisteistä, joita myönnetään 2 piste tai 1 pistettä / tehtyä tehtävää kohden sekä 1 piste tehtävän esittämisestä laskuharjoituksessa. Käytännön töistä annetaan 2 pistettä per ryhmässä tehty työ. Läsnäolosta demonstraatioissa saa 2 pistettä / demonstraatio. Loput arvosanasta määräytyy koepisteiden perusteella.

Kirjallisuus:

Aaltonen, Kousa, Stor-Pellinen: Elektroniikan perusteet, uusin painos, Limes ry

P. Horowitz, W. Hill: The Art of Electronics, 3. ed. Cambridge Univ. Press.

P. Horowitz, W.Hill: The Art of Electronics: The x Chapters, Cambridge Univ. Press.

Verkkosivuja, joista löytyy tietoa elektroniikasta

Verkkosivuja, joista löytyy tietoa elektroniikasta:

HyperPhysics on Georgia State Universityn ylläpitämä fysiikan, kemian ja matematiikan
sivusto, joka sisältää myös elektroniikan esimerkkejä.

Elektroniikan ja digielektroniikan perusteita: http://www.electronics-tutorials.ws/

Java applet demo RLC-piiristä: http://www.falstad.com/circuit/

Elektroniikan sanastoa


Kanavatransistorit

FET Circuit Applications (National
Semiconductor)

Datasheets: 2n4416 Linear Systems Vishay Calogic

Operaatiovahvistimet

Analog dialogue Noise

Filter Design in Thirty Seconds (Texas Instruments)

Theory and Applications of Logarithmic Amplifiers  (National
Semiconductor)

Digitaalielektroniikka

Logic Selection Guides (Texas Instruments)

Standard
logic, gates 
(NXP)

ASIC World Directory – Digital
(K-Maps, Quine-McCluskey minimization)

Phase-Locked Loop

555 ajastinpiiriin liittyen

555 Timer Tutorials

555 Timer as an A/D converter

Switch capacitor kytkentöjä

Switched Capacitor Circuits

Switched Capacitor Filter Solutions

Basic Introduction FIlters – Active, Passive, and Switched-Capacitor

AD- ja DA-muuntimet

ADC and DAC glossary

Analog to digital converter (Wikipedia)

Muita linkkejä

Datasheet Catalog

LTspice simulaatio-ohjelma

Luennot

Tiistaisin 10.15-12.00, Physicum D105

Keskiviikkoisin 10.15-12.00, Physicum D106

Luentomateriaali

Laskuharjoitukset

Keskiviikkoisin 12.15-14.00, Physicum D117

Torstaisin 10.15-12.00, Physicum D117

Laskuharjoitus 1 (palautus viikolla 46 laskaritilaisuuteen)

Laskuharjoitus 2 (palautus viikolla 47 laskaritilaisuuteen)

Laskuharjoitus 3 (palautus viikolla 48 laskaritilaisuuteen)

Laskuharjoitus 4 (palautus viikolla 49 laskaritilaisuuteen)

Laskuharjoitus 5 (palautus viikolla 50 laskaritilaisuuteen)