ZAKRES ZAGADNIEŃ BĘDĄCYCH PRZEDMIOTEM EGZAMINU DYPLOMOWEGO (INŻYNIERSKIEGO) W KATEDRZE ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I METROLOGII DLA KIERUNKU ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (STUDIA STACJONARNE I NIESTACJONARNE ZAOCZNE) I. ELEKTRONIKA OGÓLNA 1. Omówić charakterystyki i parametry diod półprzewodnikowych (prostowniczych i stabilizacyjnych). 2. Omówić charakterystyki i przełączających). 3. Tranzystory bipolarne – charakterystyki, parametry, układy zasilania. 4. Tranzystory unipolarne – charakterystyki, parametry, układy zasilania. 5. Fotodiody – rodzaje, budowa, charakterystyki, układy pracy. 6. Diody LED - rodzaje, budowa, charakterystyki, układy pracy. 7. Podstawowe bramki logiczne (TTL, CMOS). 8. Wzmacniacz tranzystorowy w układzie wspólnego emitera – budowa, parametry. 9. Wzmacniacz operacyjny – budowa, parametry. Idealny wzmacniacz operacyjny. i parametry diod półprzewodnikowych (pojemnościowych 10. Omówić zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach liniowych: wzmacniacze i sumatory. 11. Omówić zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach liniowych: źródła prądowe i napięciowe. 12. Omówić zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach liniowych: układy różniczkujące i całkujące. 13. Omówić zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach nieliniowych. 14. Omówić zastosowanie i rozwiązania konstrukcyjne prostowników jednofazowych. 15. Stabilizatory napięcia o działaniu ciągłym – rodzaje, parametry. 16. Stabilizator napięcia o działaniu impulsowym – schemat, zasada działania. 17. Budowa i zasada działania przerzutnika Schmitta. 18. Filtry aktywne – podstawowe charakterystyki, wybrane realizacje układowe. 19. Omówić charakterystyki przejściowe przetworników analogowo–cyfrowych i cyfrowo-analogowych. 20. Omówić parametry przetworników analogowo–cyfrowych. I. TEORIA OBWODÓW I TEORIA POLA 1. Podaj warunki konieczne i dostateczne wystąpienia rezonansu w układzie elektrycznym. Wyjaśnij co to jest rezystancja charakterystyczna, impedancja falowa oraz pasmo przenoszenia? Komisja określi czy chodzi o rezonans napięć czy rezonans prądów. 1 2. Wyjaśnij jakie warunki muszą być spełnione aby uzyskać dopasowanie odbiornika do źródła ze względu na moc czynną oraz na moc pozorną. Wyjaśnij czym charakteryzuje się ten stan pracy układu. 3. Podaj wzory definiujące parametry robocze czwórników. Wyznacz zależności opisujące wybrane parametry robocze w funkcji dowolnej macierzy charakteryzującej czwórnik. 4. Na podstawie trygonometrycznego szeregu Fouriera zdefiniuj widmo amplitudowe i widmo fazowe sygnału. Omów właściwości obu charakterystyk widmowych. Wyjaśnij, czy na podstawie wskazanych charakterystyk widmowych można określić wartość średnią sygnału, wartość współczynnika zawartości harmonicznych, współczynnik kształtu? 5. Dane są trygonometryczne szeregi Fouriera opisujące przebiegi przyłożonego napięcia oraz prądu w układzie. Wyjaśnij jak określa się moc chwilową, czynną, bierną i pozorną w układzie. Co to jest moc zniekształceń? Wyjaśnij sens fizyczny poszczególnych pojęć oraz podaj jednostki w jakich są wyrażane. 6. Podaj definicję i interpretację fizyczną wartości skutecznej sygnału oraz wartości średniej sygnału. Podaj zależności, które można stosować przy obliczeniu wartości skutecznej dla przebiegów odkształconych okresowych: a) w sposób dokładny, b) w sposób przybliżony na podstawie szeregu Fouriera. 7. Określ przebieg prądu w szeregowym układzie RC po załączeniu w chwili t=0 źródła napięcia stałego o wartości E. Podaj wartość stałej czasowej układu oraz wyznacz czas po którym napięcie na zaciskach kondensatora wzrośnie od 10% do 90% napięcia zasilania. 8. Dany jest szeregowy układ RLC załączony w chwili t=0 do źródła napięcia stałego o wartości E. Wyznacz zależności i naszkicuj przebiegi prądu w gałęzi przy założeniu występowania zerowych warunków początkowych. Typ przebiegu (aperiodyczny, oscylacyjny lub krytyczny) wskaże komisja. Podaj charakterystyczne cechy rozpatrywanego przebiegu. 9. Omów zjawisko indukcji elektromagnetycznej oraz podaj definicję i wyjaśnij interpretację wielkości fizycznych charakteryzujących zjawisko. 10. Podaj zależności matematyczne i interpretację fizyczną twierdzenia Pointinga. Wyjaśnij, co to jest wektor Pointinga? 11. Rozważając zespolone rozwiązania linii długiej podaj obraz zjawisk falowych zachodzących w układzie niedopasowanym. Jakie parametry falowe znajdują zastosowanie w tym opisie? 12. Wyjaśnij przebieg zjawisk fizycznych zachodzących przy padaniu fali płaskiej na granicę dwóch dielektryków i podaj zależności opisujące zachodzące zjawiska. Wyznacz równania, które opisują dalszą propagację sinusoidalnie zmiennej fali elektromagnetycznej w stratnym, półnieskończonym dielektryku. III. MIERNICTWO WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH 1. 2. 3. 4. Podać definicję mezurandu wraz z przykładami Wyjaśnij pojęcie przedziału niepewności wyniku pomiaru Podać zasadniczą różnicę między metodą kompensacyjną i podstawieniową. Wyjaśnij na dowolnym przykładzie pojęcie trasabilności. 2 5. Wyjaśnić pojęcie błędu granicznego na przykładach: miernika analogowego o klasie dokładności 0,5 oraz źródła napięcia 10 V o niepewności 100ppm (p=0,95). 6. Obliczyć błąd graniczny amperomierza cyfrowego (3,5 cyfry), którym wykonano jeden pomiar na zakresie 200mA. Wg danych producenta błąd podstawowy wynosi ±(0,5%rdg+4D). Założyć nominalne warunki pomiaru. 7. Objaśnić metodę techniczną pomiaru impedancji (na przykładzie). Wymienić główne źródła błędów. 8. Na dowolnym przykładzie omówić sposób zamiany sygnału analogowego w sygnał cyfrowy. 9. Narysować charakterystykę przetwarzania układu jak na rys. 1, przy zmianach Rx w zakresie <Rw , Kondycjonowanie Kondycjonowanie rezystancji rezystancji 2Rw>. 10. Wyjaśnić potrzebę istnienia i sposób podłączenia 2 par zacisków opornika wzorcowego. 11. 1. PodaćUkład wynik pomiaru wraz z prądowym jego niepewnością jeżeli woltomierzem cyfrowym (3,5 cyfry) ze 1. Układ ze źródłem źródłem prądowym wykonano w krótkich odstępach czasu 5 pomiarów napięcia na zakresie 20V, a błąd graniczny przyrządu wynosi ±(25ppm of rdg + 10ppm of range). Wyniki 5 pomiarów w 2. napięcia w napięcia należy podać 2. Dzielnik Dzielnik napięcia samodzielnie. 00 00 xx xx w 3. Mostek niezrównoważony niezrównoważony w Rys. 3. 1. Mostek U U R Rxx 1 R U R R R 1 xx Rww U Uxx U U00 R Rww 12. W przetworniku ADC o rozdzielczości 12 bitów i zakresie wejściowym 0 – 5 V podać w V rozdzielczość napięcia wyjściowego. Jaka liczba reprezentować będzie napięcie wejściowe 3,125 V? 13. W pewnym eksperymencie zmierzono napięcie i prąd na impedancji po 5 razy i uzyskano następujące wyniki: U I 15,32 V 155 mA 15,20 V 159 mA 15,86 V 149 mA 14,85 V 150 mA 15,00 V 155 mA Błąd graniczny pomiaru napięcia ΔgrU=(1%rdg+4D), błąd graniczny pomiaru prądu ΔgrI=(5%rdg+10D). Obliczyć wartość modułu impedancji i podać niepewność wyniku pomiaru. 14. Woltomierzem o zakresie 750 V, liczbie działek 75 i klasie dokładności 0,5 wykonano w krótkich odstępach czasu pomiary wartości tego samego napięcia i uzyskano 5 różnych wyników. Obliczyć i napisać wynik pomiaru wraz z jego niepewnością. Wyniki 5 pomiarów napięcia należy podać samodzielnie. 3 IV. INFORMATYKA 1. Reprezentacja liczb zmiennoprzecinkowych w systemach komputerowych (standard IEEE 754). 2. Definicja algorytmu komputerowego, sposoby przedstawiania algorytmów. 3. Podstawowe typy danych w językach programowania (C/C++/Java): logiczne, całkowite ze znakiem i bez znaku. 4. Podstawowe konstrukcje języków programowania (C/C++/Java): instrukcje warunkowe i pętle iteracyjne. 5. Programowanie obiektowe w językach C++/Java, pojęcia: klasa, obiekt, składniki klasy, konstruktor, destruktor. 6. Metody dokładne rozwiązywania liniowych układów równań. 7. Metody całkowania numerycznego. 8. Metody numeryczne poszukiwania miejsc zerowych funkcji nieliniowych: metoda bisekcji, metoda Newtona (stycznych). 9. Modelowanie matematyczne elementów elektronicznych, model diody półprzewodnikowej, tranzystora bipolarnego i polowego. 4