Wojskowa Akademia Techniczna - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Technika obliczeniowa i symulacyjna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WELEXCNI-TOiS
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0714) Elektronika i automatyzacja Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Technika obliczeniowa i symulacyjna
Jednostka: Wydział Elektroniki
Grupy:
Strona przedmiotu: http://zese.wel.wat.edu.pl/dydaktyka/ksue
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Forma studiów:

niestacjonarne

Rodzaj studiów:

I stopnia

Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowy

Forma zajęć liczba godzin/rygor:

W       14/x

L         20/+

suma: 34

Przedmioty wprowadzające:

► Algebra z geometrią analityczną / macierze i działania na nich, układy równań liniowych, metoda eliminacji Gaussa, baza i wymiar przestrzeni wektorowej, iloczyn skalarny wektorów

► Analiza matematyczna 1 / rachunek różniczkowy, całka nieoznaczona, szereg potęgowy Taylora i trygonometryczny Fouriera

► Obwody i sygnały 1 i 2 / metody analizy obwodów elektrycznych prądu stałego i zmiennego

► Metodyka i techniki programowania 1 / środowisko Matlab, algorytmy i metody obliczeń numerycznych w Matlabie

► Elementy elektroniczne 1 i 2 / modele el. półprzewodnikowych

► Układy analogowe 1 / małosygnałowe wzmacniacze pasmowe

Programy:

Semestr: IV

Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja

Specjalność: wszystkie

Autor:

dr inż. Mariusz Wierzbowski

Bilans ECTS:

4 pkt. ECTS x 30 godz./ECTS = 120 godz.


Praca z nauczycielem (41 godz.):

14 - wykład

20 - laboratorium

  3 - konsultacje

  4 - egzamin


Praca własna studenta (79 godz.):

56 - opanowanie i zgłębienie zagadnień przedstawionych na wykładzie

10 - przygotowanie się do laboratoriów

  3 - przygotowanie sprawozdań z laboratoriów

10 - przygotowanie się do egzaminu

Skrócony opis:

Przedmiot służy poznaniu technik obliczeniowych (formuł matematycznych oraz algorytmów komputerowych) przeznaczonych do rozwiązywania (symulacji) obwodów elektrycznych. Przedstawiane techniki mają zastosowanie zarówno do obwodów prądu stałego jak i zmiennego, analizowanych w dziedzinie czasu oraz częstotliwości. Przedmiot jednocześnie zapoznaje i uczy obsługi wybranych aplikacji do symulacji układów elektronicznych opartych na implementacji standardu SPICE.

Pełny opis:

Wykłady / metody dydaktyczne: werbalno-wizualna prezentacja treści programowych z wykorzystaniem technik audiowizualnych; podanie informacji teoretycznych i wskazanie przykładów ilustrujących teorię; podanie tematów do samodzielnego studiowania.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

  1. Symulacja i eksperyment komputerowy.
    Wprowadzenie do tematyki przedmiotu. Zasady realizacji i zaliczenia przedmiotu. Korzyści i ograniczenia symulacji komputerowej. Komputerowe opracowanie wyników pomiarów.
    Komputerowe formułowanie równań obwodu.
    Komputerowe modele elementów układu. Zmodyfikowana metoda węzłowa. Algorytmizacja procesu formułowania równań. Algorytm eliminacji Gaussa. Algorytm LU. Problematyka macierzy rzadkich.
  2. Analiza stałoprądowa obwodów nieliniowych.
    Algorytm Newtona-Raphsona. Modele iterowane elementów.
  3. Analiza stałoprądowa obwodów nieliniowych cd.
    Modyfikacje algorytmu poprawiające zbieżność obliczeń: ustalanie wartości startowych, metoda parametryzacji źródeł, metoda omijania, dobór minimalnych i maksymalnych konduktancji.
  4. Małosygnałowe analizy częstotliwościowe.
    Analiza stanu ustalonego. Analiza zniekształceń nieliniowych. Analiza szumowa.
  5. Analiza czasowa.
    Metody całkowania numerycznego w kontekście sieci stowarzyszonej określającej własności dynamiczne obwodu. Modele stowarzyszone elementów reaktancyjnych. Zbieżność i stabilność algorytmów całkowania numerycznego. Istota i metody dynamicznej zmiany kroku.
  6. Analiza widmowa.
    Transformacja Fouriera: geneza, interpretacja fizyczna i podstawowe własności. DFT. Zjawisko przecieku. Okienkowanie sygnału. Algorytm FFT.
    Wprowadzenie do standardu SPICE.
    Rodzaje analiz, zasady opisu układu, instrukcje sterujące.
  7. Przegląd implementacji standardu SPICE.
    ICAP/4Win, Micro-Cap, MultiSim, OrCAD PSpice A/D, TINA Pro.

Laboratoria / metody dydaktyczne: zastosowania praktyczne poznawanych algorytmów i metod obliczeniowych.

Tematy kolejnych zajęć (po 4 godziny lekcyjne):

  1. Badanie algorytmów analizy stałoprądowej.
    Implementacja i weryfikacja algorytmów analizy stałoprądowej w środowisku Matlab.
  2. Badanie algorytmów analizy czasowej i widmowej.
    Implementacja i weryfikacja algorytmów analizy czasowej i widmowej w środowisku Matlab.
  3. Symulatory układów elektronicznych.
    Przegląd możliwości edycyjnych i obliczeniowych wybranych aplikacji do projektowania i symulacji układów elektronicznych opartych na implementacji standardu SPICE.
  4. Zaawansowane metody symulacji w języku SPICE.
    Przeprowadzenie zaawansowanych analiz przykładowych obwodów elektronicznych z wykorzystaniem pakietu ICAP.
  5. Makromodele i analiza parametryczna w języku SPICE.
    Praktyczne zapoznanie się z ideą tworzenia makromodeli w pakiecie ICAP oraz przeprowadzenie przykładowej analizy parametrycznej obwodu elektronicznego.

Literatura:

Podstawowa:

  1. A. Dobrowolski, Pod maską SPICE'a. Metody i algorytmy analizy układów elektronicznych, BTC, Warszawa 2004
  2. A. Dobrowolski, J. Kaźmierczak, P. Komur, A. Malinowski, Laboratorium z komputerowej analizy układów elektronicznych, Wydawnictwo WAT, Warszawa 2007

Uzupełniająca:

  1. A. Dobrowolski, Z. Jachna, E. Majda, M. Wierzbowski, Elektronika – ależ to bardzo proste!, BTC, Legionowo 2013
  2. S. Osowski, A. Cichocki, K. Siwek, MATLAB w zastosowaniu do obliczeń obwodowych i przetwarzania sygnałów, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006
  3. L. O. Chua, Pen-Min Lin, Komputerowa analiza układów elektronicznych. Algorytmy i metody obliczeniowe, WNT, Warszawa 1981
  4. J. Ogrodzki, Komputerowa analiza układów elektronicznych, PWN, Warszawa 1994
  5. Z. Kosma, Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich, Wydawnictwo PR, Radom 2007

Efekty uczenia się:

W1 / Student zna i rozumie komputerowe metody formułowania równań obwodu, metody stałoprądowej i zmiennoprądowej analizy obwodów liniowych i nieliniowych, metody analizy czasowej i widmowej oraz metody analizy wrażliwościowej i statystycznej / K_W01, K_W02, K_W11, K_W12
W2 / Student zna specjalizowane komputerowe narzędzia do projektowania i symulacji analogowych układów elektronicznych, takie jak: ICAP/4Win, Micro-Cap, MultiSim, OrCAD PSpice A/D, TINA Pro oraz uniwersalne środowisko do obliczeń naukowo-technicznych Matlab / K_W08, K_W15
U1 / Student potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne oraz narzędzia symulacji komputerowej do analizy i oceny działania elementów elektronicznych oraz układów analogowych / K_U07
U2 / Student potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi i symulatorami w celu symulacji, projektowania i weryfikacji analogowych układów elektronicznych / K_U09, K_U10
U3 / Student potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązywania prostych zadań inżynierskich, typowych dla elektroniki oraz wybierać i stosować właściwe metody i narzędzia / K_U21
K1 / Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz jest gotowy do podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K04

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu.
Egzamin z przedmiotu, sprawdzający wiedzę (W1 i W2) i umiejętności (U1 – U3), przeprowadzany jest w formie pisemnej lub pisemnej i ustnej; warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie laboratoriów.
Laboratoria, sprawdzające umiejętności (U1 – U3) oraz kompetencje (K1), zaliczane są na podstawie kolokwiów wstępnych, pracy bieżącej i sprawozdań.

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46 tel: +48 261 839 000 https://www.wojsko-polskie.pl/wat/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.1.0-2 (2024-02-19)