Műszerelektronika

(Instrumentation Electronics)


Tantárgyleírás

A tárgy az elektronikai ismeretekre építve oktatja a gyakorlati alkalmazási szempontokat, a műszerek, eszközök analóg és digitális elektronikájának főbb megoldásait. A tárgy oktatásának célja (kialakítandó kompetenciák): Az analóg és digitális rendszerek hardverének, a szenzorok és aktuátorok számítógépes rendszerekhez való illesztésének megismertével a hallgatók képessé válnak az elektronikus eszközök, műszerek működésének pontosabb megértésére, elektronikai feladatok megoldására, hibák megkeresésére és kijavítására, speciális elektronikát igénylő műszaki és interdiszciplináris tudományos feladatok megoldására. A laborokon a tudás elmélyítése, a kreativitás fejlesztése konkrét tervezési és megvalósítási feladatok elvégzésével történik.

Tematika

Műveleti erősítők típusválasztéka paramétereinek jelentése, tipikus és határértékei, adatlapok értelmezése. A nyílthurkú erősítés, offszet, bemenő áram és zaj hatásának számítása különböző kapcsolások esetén. Differenciálerősítők, feszültségtartományok konverziója, egytápfeszültségű analóg jelkondicionálás. Három műveleti erősítővel felépített műszererősítő, integrált műszererősítők. Abszolútérték, csúcsérték, true-RMS, mintavevő-tartó áramkörök. Feszültségreferenciák. Szenzorok jelkondicionálása műveleti erősítőkkel. Rezisztív szenzorok, mérőhidak erősítése. Fotodióda-erősítők, kapcsolt integrátorok. Bioelektronikai jelkondicionálás, EKG erősítők. Aktív szűrők, felül- és aluláteresztő alapkapcsolások. Állapotváltozós szűrők, kapcsolt kapacitású szűrők. Szűrők hangolása, integrált szűrőáramkörök. Nagyfelbontású és nagysebességű A/D és D/A konverterek, delta-szigma A/D konverterek alkalmazástechnikája. Beágyazott processzorokba integrált analóg perifériák alkalmazása. Alacsony zajú, precíziós elektronikai tervezés, galvanikus leválasztás. UART, I2C, SPI és USB interfészek elektronikája. USB adatgyűjtő műszerek, vezeték nélküli szenzorok elektronikai tervezése. Hardvertervezési alapelvek.

Ajánlott irodalom

1. W. Jung, Op Amp Applications Handbook, Newnes. 2006.
2. W. Kester, The Data Conversion Handbook, Newnes, 2005.
3. W. Kester, Mixed-Signal and DSP Design Techniques, Newnes, 2003.
4. H. Zumbahlen , Linear Circuit Design Handbook, Newnes, 2008.
5. C. Kitchin and L. Counts, A Designer's Guide to Instrumentation Amplifiers 3rd edition, Analog Devices, Inc. 2006.

Tantárgy felelőse

Gingl Zoltán, tanszékvezető egyetemi docens, PhD