Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0

A tárgyról, a tananyagról
A tárgyról, az oktatás céljáról
  • Az elektronika lényegben a gyakorlati alkalmazási tudományága a fizika egyik témakörének, az elektromosságtannak. A modern világ legalapvetőbb műszaki szakterületei közé tartozik, ma már a körülöttünk található eszközök túlnyomó része elektronikus, hamarosan talán az összes az lesz.
  • Bár a tananyag elméleti, már a fentiekből is következik, hogy gyakorlatban használt módszereket tárgyal. A fő cél az, hogy minél hatékonyabban segítse az alapok megértését, és egyúttal egy magabiztosan használható eszköztár elsajátítását biztosítsa elsősorban a Szegedi Tudományegyetem villamosmérnök, mérnökinformatikus hallgatói számára.
  • Villamosmérnök, mérnökinformatikus szakon a tárgy alapismeretinek tekintendő. Ha a tárgyat valaki jól ismeri, sokkal kevesebb gondja lesz a későbbi, még akár közvetlenül nem kapcsolódó tananyagok elsajátításával is.

A szakok országosan egységes követelményeit is fontos ismerni:

Milyen előzetes tudásra épít?
  • Elektronikai előtanulmányok nem szükségesek, a fizikából fontos alapvető előzmények egy része is ismétlődik a gyakorlati alkalmazásokhoz hasznos szemléletmóddal, példákkal.
  • Matematikából elemi algebrai ismeretekre, lineáris egyenletrendszerek megoldására, trigonometrikus és exponenciális függvények alapvető ismeretére, komplex számok kezelésére, a differenciálszámítás alapjaira van elsősorban szükség. Bár szerepel a Fourier- és Laplace-transzformáció is, ezeknél elegendő a legfontosabb tulajdonságokra építeni, amit a tananyag összefoglal.
  • Nem sok előismeretre van tehát szükség, de megnehezíti a tanulást, ha ezeket nem elég magabiztosan tudja a hallgató. Az anyag könnyebb megértését, a hatékonyabb tanulást jól segíti a jelentősebb műveltség kapcsolódó fizikai, matematikai területeken.
  • Ha valaki középfokon tanult elektronikát, szükséges lehet szemléletváltásra, a nemzetközi felsőfokú szinthez illeszkedő módszerek és nyelvezet elsajátítására. A középfokú módszerek nem elegendőek számos probléma tárgyalására és megoldására.
Fontosabb matematikai előismeretek
Milyen referenciákra épül? Miért hasznos egy újabb tananyag?
  • Minden tananyag épül bevált, megbízható forrásokra, tankönyvekre. Az elektronikai alkatrészeket gyártó élvonalbeli vállalatok is biztosítanak sokféle leírást, segédanyagot, melyek ma már az interneten szabadon elérhetők és a legmagasabb színvonalat képviselik.
  • Mi a szerző feladata akkor, ha már elérhetők az ismeretek? Egy elektronika-tankönyv terjedelme tipikusan sok száz oldal, lehet valamennyire más szemléletű, mint a cégek sok ezer oldalnyi, konkrét alkatrészekre is épülő anyagai. A szerző oktató is, így a forrásanyagok mellett figyelembe veszi az egyetemi szakok oktatási szerkezetét, az aktuális nemzetközi trendeket, és saját szakmai és tanítási tapasztalatait ahhoz, hogy a lehető legérthetőbben, leghatékonyabban adhassa át a tudást hallgatóinak és ehhez alkalmas önálló, könnyen használható tananyagot biztosítson. Minden tananyagban benne van a szerző egyénisége és szemléletmódja is, ez egyben hozzájárul az elérhető anyagok színességéhez, kiegészítéséhez, a szabadabb tananyagválasztáshoz is.
Mennyire használható és naprakész tudást ad?
  • A sok és gyakorlatorientált példa, az interaktív tananyagrészek jelentősen segítik a használható tudás megszerzését. A tananyag épít a vezető nemzetközi cégek modern anyagaira, jelölésrendszerére, az elektronikai alapismeretekhez tartozó részeket is sokszor korszerű komponensek működésén mutatja be. Például hálózatszámítási módszerek alkalmazását láthatjuk egy USB adatgyűjtő műszer belső felépítésének elemzésénél, oszcilloszkóp és multiméter hatásának megismerésénél, és a gyakorlófeladatok között is találunk kereskedelmi forgalomban elérhető analóg-digitál átalakítóval kapcsolatos kérdést.
Milyen formában adja át a tudást? Milyen eszköztárakat használ?
  • A tananyag egy önálló weboldalon érhető el. Bármilyen eszközön futó böngészővel használható, nem szükséges sem fájlokat letölteni, sem alkalmazásokat telepíteni. A tartalmat részben az olvasó is alakíthatja, a böngészőben futó programok interaktív grafikonokat, kalkulátorokat, szimulációkat, véletlenszerű teszteket, gyakorlófeladatokat is elérhetővé tesznek.
  • Jelenleg háromszáznál több ábra, közel negyven interaktív grafikon és kalkulátor segíti a tanulást, kétszáznál több áramkörnél indítható egyetlen kattintással online áramkör-szimuláció.
  • A sok ellenőrző kérdésből véletlenszerűen válogat az online alkalmazás a gyakorláshoz és ellenőrzi a megoldás helyességét. Ezek mellett minden témakörhöz sokféle gyakorlófeladat is elérhető.
  • A tananyagban a lényegesebb kulcsszavak, megállapítások kiemelve szerepelnek, számozással láthatók a fontosabb képletek és összefüggések, hogy a figyelmet minél jobban megragadják. Piros keretben vannak kiemelve az alapvetően fontos részek. Ezek ismerete elengedhetetlen ahhoz, hogy valaki tudása elegendő lehessen az elektronika témaköréből.
  • Az elektronika elterjedten használt nyelve az angol, ezért egy fontosabb szakszavakat tartalmazó online szótár is része az anyagnak.
Hogyan célszerű tanulni?
  • A tananyag nagyobb témakörökre, ezeken belül fejezetekre oszlik. Ezeket először érdemes elolvasni. Az elolvasás után az egyes részeket szükséges alaposabban megnézni, a kapcsolódó szimulációkat indítani
  • A levezetéseket fontos megérteni, akár megpróbálni önállóan megismételni a fontosabbakat. Ez jól gyakoroltatja a szükséges matematikai alapokat is.
  • Minden témakörhöz vannak online elérhető tesztkérdések, gyakorlófeladatok. Minden témakörhöz szükséges megoldani annyit, ami után a hallgató a tudását megbízhatóan alkalmazni tudja, az elméletet megérti.
  • A piros keretekben található alapismereti részeket memorizálni is kell, mert ezek magabiztos ismerete elengedhetetlen. Önmagában a memorizálás nem jelent még használható tudást, ahhoz a megértés is nélkülözhetetlen. Egy eszköztárat kell tudni magabiztosan és kreatívan használni.
  • Ha erőfeszítések után sem boldogul a hallgató, akkor mindenképp kérdezze meg az oktatót az órán vagy a fórumokon.
Mennyit célszerű tanulni?
  • A tantárgy elméleti része 3 kredites, ami 90 ráfordított tanulási óra becslését jelenti. Lehet úgy számolni, hogy a vizsgaidőszakra ennek kb. harmada esik, a maradék kicsit több mint heti 4 óra, aminek része az óra látogatása. Ebből következően a félév során a tananyaggal rendszeresen foglalkozni kell órán kívül is.
  • A laboratóriumi munka további időt igényel, de csak a szorgalmi időszakban, azaz a foglalkozásokkal együtt kétszer annyi órát hetente, mint amennyi a gyakorlat kreditszáma.
  • Heti rendszerességgel fontos tanulni, nem szabad a tanulás jelentős részét a vizsgaidőszakra hagyni, nem lesz elég az idő. Természetesen előfordulhat, hogy nem minden hétre tud ugyanannyi időt ráfordítani a hallgató, a kredit átlagos időt jelent.
  • Hiányosabb előismeretek esetén több tanulásra is szükség lehet.
  • Egy félévben a tanterv szerint 30 kreditet kell szerezni, ami 900 órát jelent. A vizsgaidőszakkal együtt ezzel kb. napi 9 óra tanulmányi munka adódik, érdemes ezt szem előtt tartani.
A tárgy oktatása
  • A jegyzet a teljes tananyagot lefedi, így elvileg akár elég is lehet az elsajátításhoz. Ugyanakkor különböző nehézségű részei vannak, nem mindenki számára egyformán érthetők, maradhatnak nyitott kérdések, gondot okozhat a gyakorlati alkalmazás, és előfordulhat az is, hogy félreért a hallgató bizonyos részeket. A tanórák ezért akkor a leghatékonyabbak, ha arról esik szó, amit a hallgatók legkevésbé tudnak önállóan megtanulni, a frontális másfél órás előadás sokkal kevésbé hatékony, és nem ösztönzi a hallgatókat saját erőfeszítésekre sem, ami nélkül nem lehet megbízható tudásra szert tenni.
  • Az órákon az aktuális témakör lényegét összefoglalja az előadó, de szükség van a hallgatók kérdéseire, aktívabb részvételére is, mert ebből lehet a legbiztosabban megtudni, mit érdemes alaposabban elmagyarázni. A szakhoz jogszabály írja elő az oktatandó témaköröket, de ezek mellett megadja azt is, hogy a diploma feltétele számos más készség is, köztük a megfelelő kommunikáció és közös munka. Ennek fontos része a hallgatók minél gyakoribb megszólaltatása.
  • A hallgatók feladatokat is kaphatnak az órán vagy otthoni munkaklnt, amik megoldása segíti az elméleti rész elsajátítását, fejleszti a gyakorlati alkalmazásának képességét.
Követelmények és tematika a tanulmányi rendszerben

Követelmények

  • A szorgalmi időszakban a hallgatónak az egyes órai alkalmakra kiadott tananyagot át kell tanulmányoznia. A felkészülés során felmerült kérdéseket az órán vagy akár az óra előtt a tárgyhoz tartozó fórumon teheti fel.
  • A vizsgának lehet írásbeli és szóbeli része. Szóbeli résznél az oktató felkészülési idő nélkül kezdheti meg a vizsgáztatást, ahol szakmai diszkusszió folyik a viszgáztató által feltett kérdésekről. A sikeres vizsgához minden alapismeretinek megjelölt tananyagrészt részt szükséges ismerni, érteni és használni tudni.
  • Az előadás látogatása nem kötelező, ebben az esetben a hallgató az önálló tanulást választja. A hallgató felelőssége, hogy ismerje az előadáson elhangzottakat. A vizsgán a jegyzetben szereplő tananyagot kell ismerni akkor is, ha bizonyos részek az előadáson nem szerepelnek.
  • A hallgatók bármikor, az órán kívül is kérdezhetnek az oktatótól a CooSpace-fórumokon a szorgalmi időszakban és a vizsgaidőszakban is.
  • Az előadás 3 kredites, ami átlagosan heti 4,5 óra tanulmányi kötelezettséget jelent a hallgató számára a szorgalmi időszakban. A laboratóriumi gyakorlat 3 kreditje heti 6 óra tanulmányi munkával egyezik meg, az otthoni tanulás ebből heti 3 óra.

Tematika

  • Hálózatszámítási alapok
  • Univerzális hálózatszámítási módszerek
  • Hálózatokra vonatkozó tételek, egyszerűsítések
  • Hálózatszámítási példák
  • Többpólúsú lineáris hálózati elemek
  • Váltóáramú hálózatok leírása időtartományban
  • Váltóáramú hálózatok leírása időtartományban - példák
  • Váltóáramú hálózatok leírása frekvenciatartományban
  • Szűrőkörök
  • Ellenállások
  • Kondenzátorok
  • Induktivitások
  • Diódák
  • Diódák alkalmazásai
  • Bipoláris tranzisztorok, alapkapcsolások
  • Térvezérlésű tranzisztorok, alapkapcsolások
  • Erősítők általános leírása
  • Műveleti erősítő alapismeretek
  • Műveletvégző áramkörök
  • Műszererősítők
  • Műveleti erősítővel felépített generátorok
  • Adatkonvereterek

Tematika

Hálózatszámítás

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok

Váltóáramú hálózatok

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok

Passzív alkatrészek

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok

Félvezetők

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok

Műveleti erősítők

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok

Adatkonvereterek

Alapismereti tudnivalók
Tesztkérdések
Kérdéssorok
Gyakorlófeladatok
A tananyag heti bontásban
Kollokviumi tematika, tételsor
Bármikor bármit lehet kérdezni a fórumokon, 7/24! Nincs mitől/kitől félni! 🙊🙉🙈

Kiegészítő anyagok

Referenciák

Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0,

Jelen tananyag a Szegedi Tudományegyetemen készült az Európai Unió támogatásával. Projektazonosító: EFOP-3.4.3-16-2016-00014