Ηλεκτρονική

(1) ΓΕΝΙΚΑ

(2) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

(3) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Αναλογική Ηλεκτρονική: φυσική ημιαγωγών, δίοδοι ανόρθωσης, ειδικές δίοδοι, εφαρμογές των διόδων, διπολικά transistor, ενισχυτές κοινού εκπομπού, τελεστικοί ενισχυτές, JFET, MOSFET. Ψηφιακή Ηλεκτρονική: ψηφιακή ανάλυση και σχεδίαση. Δυαδικά συστήματα: δυαδικοί αριθμοί, δυαδικοί κώδικες, δυαδική λογική. Άλγεβρα Boole. Ψηφιακές λογικές πύλες. Ολοκληρωμένα κυκλώματα. Απλοποίηση συναρτήσεων Boole. Συνδυαστικά κυκλώματα: αθροιστές, αφαιρέτες, συγκριτές, αποκωδικοποιητές και κωδικοποιητές, πολυπλέκτες. Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα: χαρακτηριστικοί πίνακες και πίνακες διέγερσης των flip-flops, ανάλυση και σχεδίαση κυκλωμάτων με flip-flops, σχεδίαση μετρητών.

Εργαστήρια: Επίλυση και προσομοίωση αναλογικών και ψηφιακών ηλεκτρονικών με χρήση του εξειδικευμένου λογισμικού PSpice. Εισαγωγή στη χρήση του PSpice. Προσομοίωση κυκλωμάτων. Υλοποίηση και μελέτη πραγματικών αναλογικών και ψηφιακών ηλεκτρονικά κυκλώματα με έμφαση στα παρακάτω θέματα: δίοδοι, διοδοι zener, light emitting diodes (LEDs), κυκλώματα με διόδους (ανορθωτές ημιγέφυρας και γέφυρας, σταθεροποιητές τάσης, ψαλιδιστές, διπλασιαστές τάσης κ.λπ.), τρανζίστορ, κυκλώματα με τρανζίστορ, λογικές πύλες, συνδυαστικά λογικά κυκλώματα, flip-flops, ακολουθιακά κυκλώματα, μετρητές, αποκωδικοποιητές, πολυπλέκτες, παραμετρική ανάλυση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων κ.λπ.

(4) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

Διδακτέα Ύλη ανά Εβδομάδα (13 εβδομάδες) :

Θεωρία
1. Εισαγωγή στο μάθημα
Στην πρώτη ενότητα γίνεται μια αδρή περιγραφή του μαθήματος της ηλεκτρονικής και εισάγονται οι έννοιες των αναλογικών και ψηφιακών κυκλωμάτων.
2. Ηλεκτρικά κυκλώματα και στοιχεία
Ηλεκτρικό ρεύμα, σχέσεις ενέργειας και τάσης και πηγές τάσης και ρεύματος. Οι έννοιες της αντίστασης, της χωρητικότητας και της αυτεπαγωγής. Ο νόμος του Ohm και οι κανόνες του Kirchhoff. Διαιρέτες τάσης και ρεύματος, γέφυρες.
3. Δίοδοι
Στην ενότητα αυτή αναλύονται θέματα φυσικής ημιαγωγών. Δίοδοι και προδιαγραφές διόδων, δίοδοι ανόρθωσης, ειδικές δίοδοι, εφαρμογές των διόδων.
4. Διπολικά τρανζίστορ
Συνέχεια με θέματα που αφορούν τα διπολικά τρανζίστορ. Συνδεσμολογία και περιοχές λειτουργίας του διπολικού τρανζίστορ. Προδιαγραφές και εξισώσεις λειτουργίας. Παραδείγματα εφαρμογής.
5. Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου
Το τρανζίστορ επίδρασης πεδίου επαφής (JFET), τρανζίστορ επίδρασης πεδίου μονωμένης πύλης (MOSFET), το FET ως ενισχυτής και ως διακόπτης.
6. Κυκλώματα ενισχυτών
Εισαγωγή στην έννοια του θορύβου. Διαφορικοί και τελεστικοί ενισχυτές. Προδιαγραφές χαρακτηριστικά και κέρδος ενισχυτών. Χρήση του ενισχυτή ως αθροιστή, διαφοριστή και ολοκληρωτή. Η έννοια της ανόρθωσης. Παραδείγματα εφαρμογής.
7. Αριθμητικά Συστήματα και άλγεβρα Boole
Αριθμητικά συστήματα με έμφαση στο δυαδικό. Δυαδικοί κώδικες (BCD, Gray, κλπ) Μετατροπές αριθμών και πράξεις με δυαδικούς αριθμούς. Δυαδική λογική. Οι έννοιες των λογικών μεταβλητών και συναρτήσεων. Ιδιότητες της άλγεβρας Boole. Η έννοια της δυικότητας.
8. Ψηφιακές λογικές πύλες και ολοκληρωμένα κυκλώματα
Παρουσιάζονται οι βασικές πύλες (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) και οι πίνακες αληθείας τους. Εισάγεται η έννοια της οικουμενικότητας των πυλών NAND και ΝΟR. Παρουσιάζονται επίσης τυπικά ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς TTL 74XXX και της σειράς CMOS 4ΧΧΧ. Οδήγηση κυκλωμάτων και PIN OUT διαγράμματα. Τεχνικές προδιαγραφές και πως διαβάζουμε ένα datasheet.
9. Υλοποίηση λογικών συναρτήσεων
Πρότυπες μορφές (ελαχιστόροι και μεγιστόροι). Αναπαράσταση συναρτήσεων Boole ως άθροισμα ελαχιστόρων ή γινόμενο μεγιστόρων. Χρήση του χάρτη Karnaugh 3, 4 και 5 μεταβλητών για απλοποίηση λογικών συναρτήσεων.

10. Συνδυαστικά κυκλώματα
Εισάγεται η έννοια του συνδυαστικού κυκλώματος και παρουσιάζονται τα βασικότερα συνδυαστικά κυκλώματα (αθροιστές, αφαιρέτες, συγκριτές, αποκωδικοποιητές, κωδικοποιητές, πολυπλέκτες, αποπλέκτες).
11. Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα (μανδαλωτές και flip-flops)
Παρουσιάζονται τα διάφορα είδη των flip-flops (SR, D, JK, T) με τους χαρακτηριστικούς τους πίνακες και τους πίνακες διέγερσης. Ανάλυση και σχεδίαση κυκλωμάτων με flip-flops και κεντρικό ρολόι με βάση το πρότυπο καταστάσεων.
12. Καταχωρητές, μετρητές και μονάδες μνήμης
Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται ακολουθιακά κυκλώματα καταχωρητών και άλλων μονάδων μνήμης. Σχεδίαση σύγχρονων και ασύγχρονων μετρητών με χρήση flip-flops. Δυαδικοί μετρητές άνω και κάτω, μετρητές δακτυλίου, μετρητές Johnson, μετρητές με μη χρησιμοποιούμενες καταστάσεις.
13. Ειδικές εφαρμογές
Γίνεται επίδειξη ειδικών θεμάτων μέσα από πραγματικές εφαρμογές της ηλεκτρονικής στους τομείς του ελέγχου και της μηχατρονικής. Επαναληπτικά θέματα.

Εργαστήριο
Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες:

• 1η και 2η εβδομάδα:
Προσομοίωση και ανάλυση αναλογικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.

• 3η και 4η εβδομάδα:
Ανάλυση και μελέτη διόδων και τρανζίστορ.
ΑΝΑΘΕΣΗ ΠΡΩΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ (ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ)
• 5η και 6η εβδομάδα:
Χαρακτηριστικά Ο.Κ. TTL και CMOS, εύρεση χαρακτηριστικών από φύλλα κατασκευαστή (Data Sheets).

• 7η και 8η εβδομάδα:
Λογικές πύλες, συνδυαστικά λογικά κυκλώματα, πίνακες αλήθειας.

• 9η και 10η εβδομάδα:
Ακολουθιακά κυκλώματα, μετρητές, καταχωρητές, στοιχεία μνήμης.
ΑΝΑΘΕΣΗ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ (ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ)
• 11η και 12η εβδομάδα:
Προγραμματιζόμενα λογικά στοιχεία – χρήση βασικών εργαλείων προγραμματισμού.
• 13η εβδομάδα:
Ειδικά θέματα προσομοίωσης και ανάλυσης αναλογικών και ψηφιακών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων
Η προσομοίωση θα γίνει στον υπολογιστή με χρήση κατάλληλου λογισμικού (πχ P-SPICE, LT-SPICE, TinkerCAD, Virtual Breadboard, TinkerCAD, Multisim, κ.ά.)

Αλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :

• Οι φοιτητές θα κληθούν μεταφέρουν στον υπολογιστή την γνώση που απέκτησαν από το μάθημα επιλύοντας πραγματικά προβλήματα.
• Θα δοθούν 2 σειρές εργαστηριακών ασκήσεων που θα προσμετρηθούν στον τελικό βαθμό σε ποσοστό 25%.

(5) ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

(6) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Μηχανοτρονικός Σχεδιασμός, Αντώνης Γαστεράτος, Εκδόσεις Τσότρας
2. Ψηφιακή Σχεδίαση, Morris Mano, Michael Ciletti, Εκδόσεις Παπασωτηρίου
3. Ηλεκτρονική: Αρχές και Εφαρμογές, Α. Malvino, D. Bates J, Εκδόσεις Τζιόλα
4. Ηλεκτρονικά, Γιάννης Χαριταντης, Εκδόσεις Δεμερντζής Παντελής
5. Μικροηλεκτρονικά Κυκλώματα, 7η Έκδοση, Sedra Adel, Smith Kenneth
6. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά, W. Kleitz, Εκδόσεις Τζιόλα
7. Εισαγωγή στα ψηφιακά ηλεκτρονικά, R. Tokheim, Σειρά Schaum, Εκδόσεις Τζιόλα
8. Ψηφιακή σχεδίαση - αρχές και πρακτικές, J. Wakerly, Εκδόσεις Κλειδάριθμος
9. Ψηφιακή σχεδίαση: Αρχές και εφαρμογές, Μ. Ρουμελιώτης, Σ. Σουραβλάς, Εκδόσεις Τζιόλα