Syllabus

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

Каф. біотехнічних систем

Основи теорії кіл та сигналів

Силабус

1. Освітні програми, для яких дисципліна є обов’язковою:

# Рівень освіти Галузь знань Спеціальність Освітня програма Курс(и) Семестр(и)
1 бакалавр 15. Автоматизація та приладобудування 152. Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (бакалавр) Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка 2 3-4
2 бакалавр 16. Хімічна та біоінженерія 163. Біомедична інженерія (бакалавр) Біомедична інженерія 2 3-4
3 бакалавр 17. Електроніка та телекомунікації 172. Телекомунікації та радіотехніка (бакалавр) Телекомунікації та радіотехніка 2 3-4
4 бакалавр 15. Автоматизація та приладобудування 153. Мікро- та наносистемна техніка (бакалавр) Мікро- та наносистемна техніка 2 3-4

2. Дисципліна пропонується як вибіркова для усіх рівнів вищої освіти і усіх освітніх програм.

3. Інформація про автора курсу

Прізвище, ім'я та по батькові Дозорський Василь Григорович
Науковий ступінь канд. техн. наук
Вчене звання доцент
Посилання на сторінку викладача(ів) на офіційній веб-сторінці університету http://library.tntu.edu.ua/personaliji/a/d/dozorskyj-vasyl-hryhorovych/
Е-mail (в домені tntu.edu.ua)

4. Інформація про навчальну дисципліну

Розподіл аудиторних годин Лекції: 68
Практичні заняття: 0
Лабораторні заняття: 68

Кількість годин самостійної роботи: 134
Кількість кредитів ECTS: 9
Мова викладання українська
Вид підсумкового контрою екзамен
Посилання на електронний навчальний курс у СЕН університету ATutor https://dl.tntu.edu.ua/bounce.php?course=2289

5. Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета вивчення навчальної дисципліни: вивчення загальних принципів побудови та функціонування електронних і радіотехнічних апаратів та систем, як пристроїв і систем передачі та перетворення інформації, структури сигналів, як носіїв інформації; структури та методів аналізу електронних кіл, на основі яких будуються пристрої передачі та перетворення інформації.
Завдання навчальної дисципліни: ознайомлення студентів з принципами побудови та функціонування електронних і радіотехнічних апаратів та систем, структурою сигналів, структурою та методами аналізу електронних кіл.

Місце дисципліни в структурно-логічній схемі навчання за освітньою програмою

Перелік дисциплін, або знань та умінь, володіння якими необхідні студенту (вимоги до рівня підготовки) для успішного засвоєння дисципліни

Вища математика, Фізика

Перелік дисциплін які базуються на результатах навчання з даної дисципліни

Системи автоматизованого проєктування радіоелектронних засобів
Моделювання біомедичних процесів та сигналів
Державний екзамен

Зміст навчальної дисципліни

Лекційний курс (формулювання тем)

Тема 1. Введення в дисципліну «Основи теорії кіл та сигналів»
Тема 2. Пасивні елементи електричних кіл.
Тема 3. Активні елементи кола.
Тема 4. Елементи топологічної структури електричного кола.
Тема 5. Мeтоди розрaхунку eлeктричних кiл. Мeтод рiвнянь кiрхгофa.
Тема 6. Мeтоди розрaхунку eлeктричних кiл. Мeтод контурних струмiв. Мeтод вузлових нaпруг
Тема 7. Мeтоди розрaхунку eлeктричних кiл. Метод накладання. Метод еквівалентного генератора.
Тема 8. Колa синусоїдного струму. влaстивостi кіл синусоїдaльного струму.
Тема 9. Закони Ома та Кірхгофа в комплексній формі. Синусоїдний струм в елементах кола R, L, та С.
Тема 10. Послідовне та паралельне увімкнення елементів R, L, та С.
Тема 11. Аналіз послідовного резонансного контура. Аналіз паралельного резонансного контура.
Тема 12. Аналіз зв’язаних коливних контурів.
Тема 13. Чотириполюсники.
Тема 14. Закони комутації. Перехідні процеси.
Тема 15. Класичний метод розрахунку перехідних процесів.
Тема 16. Часовий метод аналізу лінійних кіл у нестаціонарному режимі.

ІV семестр
Тема 1. Поняття про довгу лінію.
Тема 2. Дослідження довгої лінії.
Тема 3. Нелінійні і параметричні кола.
Тема 4-5. Сигнали. Загальні відомості і поняття.
Тема 6. Інформаційна місткість сигналів.
Тема 7. Амплітудна модуляція сигналів.
Тема 8. Частотна та фазова модуляція сигналів.
Тема 9. Амплітудно-імпульсна модуляція.
Тема 10-11. Дискретизація та квантування сигналів.
Тема 12. Перетворення аналогових сигналів.
Тема 13-14. Спектральний аналіз періодичних сигналів.
Тема 15-16. Амплітудно-частотний та фазо-частотний спектри (АЧС та ФЧС).
Тема 17. Залежність спектру сигналу від його часових параметрів.
Тема 18. Спектральний аналіз неперіодичних сигналів.

Практичні заняття (теми)

-

Лабораторний практикум (теми)

ІІІ семестр
Засоби вимірювальної техніки
Програмний пакет моделювання електронних схем Мultisim
Вимірювання електричних величин та параметрів елементів електричних кіл
Дослідження моста постійного струму
Дослідження лінійного кола з двома джерелами постійної напруги
Перехiднi процеси в RC та RL ланках
Частотнi характеристики RC-ланок
ІV семестр
Паралельний коливальний контур
Послiдовний коливальний контур
Зв’язані коливні кола
Дослідження режимів роботи довгої лінії
Амплітудна модуляція сигналів з високим рівнем несучої
Амплітудна модуляція сигналів з подавленою несучою
Частотна модуляція
Mоделювання дискретних сигналів в Matlab
Mоделювання процесу квантування в середовищі Matlab

Самостійна робота студента/аспіранта

Підготовка до лабораторних робіт 32 год.
Опрацювання окремих розділів, які не виносяться на лекції:
1. Схеми заміщення реальних джерел. 2 год.
2. Керовані джерела струму і напруги. 2 год.
3. Графи схем електричних кіл. 3 год.
4. Мeтоди контурних струмiв. 4 год.
5. Операції з комплексними числами. 4 год.
6. Векторне і комплексне подання синусоїдних струмів. 4 год.
7. Енергетичні співвідношення у колі синусоїдного струму. 4 год.
8. Паралельний резонансний контур. 4 год.
9. Зв’язані коливні контури. Типи. Основні характеристики та області застосування. 4 год.
10. Особливості та властивості перехідних процесів в колах 1-го порядку 4 год.
11. Часовий метод аналізу лінійних кіл у нестаціонарному режимі. 4 год.
12. Довгі лінії. Розрахунок режимів лінії 4 год.
13. Аналіз нелінійного активного опору при гармонійному впливі. 4 год.
14. Ентропія безперервного джерела інформації. 4 год.
15. Інформаційна місткість сигналів 4 год.
16. Спектр АМ-коливання при модуляції складним сигналом. 4 год.
17. Енергетичні параметри ЧМ та ФМ-коливань. 4 год.
18. Поняття про амплітудно-імпульсну (АІМ), фазо-імпульсну (ФІМ) та широтно-імпульсну модуляцію (ШІМ) 4 год.
19. Дискретне перетворення Фур’є неперервного обмеженого у часі сигналу. 6 год.
20. АЧС та ФЧС періодичної послідовності прямокутних імпульсів. 6 год.
21. Залежність спектру сигналу від його часових параметрів. Потужність періодичного сигналу. 6 год.
22. Спектральна густина енергії. 6 год.

Навчальні матеріали та ресурси

1. Математичні основи радіоелектроніки : Ч.1. / Б.І. Яворський. - Тернопіль: ТПІ. 1996. - 182 c.
2. Математичні основи радіоелектроніки : Ч.2. / Б.І. Яворський. - Тернопіль: ТПІ. 1996. - 46 c.
3. Математичні основи радіоелектроніки : Ч.3. / Б.І. Яворський. - Тернопіль: ТПІ. 1996. -143 c.
4. Дозорський В.Г. Методичні вказівки та завдання для виконання лабораторних робіт з дисципліни „Основи теорії кіл та сигналів” для студентів за напрямом підготовки 6.0501402 «Біомедична інженерія», спеціальністю 7.05140201, 8.05140201 "Біомедична інженерія" : Ч.1 // В.Г. Дозорський – Тернопіль: ТНТУ імені Івана Пулюя, 2012. – 96 с.
5. Дозорський В.Г. Методичні вказівки та завдання для виконання лабораторних робіт з дисципліни „Основи теорії кіл та сигналів” для студентів за напрямом підготовки 6.0501402 «Біомедична інженерія», спеціальністю 7.05140201, 8.05140201 "Біомедична інженерія" : Ч.2 // В.Г. Дозорський – Тернопіль: ТНТУ імені Івана Пулюя, 2012. – 76 с.
6. Коваль Ю.О. Основи теорії кіл : Підручник для вищих навчальних закладів. У 2-х Ч. / Ю.О. Коваль, Л.В. Гринченко, О.І.Милютченко, О.І.Рибін. – Харків: Компанія СМІТ, 2008.
7. Стахів П.Г. Основи теорії електронних кіл : Підручник / П.Г. Стахів. – Львів: Магнолія 2006, 2008.
8. Гумен М.Б. Основи теорії електричних кіл : У 3 кн. Підручник / М.Б. Гумен. – К.:Вища школа, 2004.
9. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов. – М.: «Сов. Радио», 1977. – 608 с.
10. Каяцкас А.А. Основы радиоелектроники. Учеб. пособие для студентов вузов по спец. «Констр. И производство радиоаппаратуры». – М.: Высш. шк., 1988. – 464 с.
11. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи. -М.: Высшая школа, 1981.

6. Політика та контроль навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Політика навчальної дисципліни

Політика навчальної дисципліни визначається системою вимог, які викладач пред'являє до студента при вивченні дисципліни "Основи пгобудови медичної техніки" та ґрунтується на засадах академічної доброчесності.
Вимоги стосуються відвідування занять (неприпустимість пропусків, запізнень і т.п.); правил поведінки на заняттях (активну участь, виконання необхідного мінімуму навчальної роботи та ін.); заохочень та стягнень (за що можуть нараховуватися або відніматися бали і т.п.).
Політика навчальної дисципліни "Основи пгобудови медичної техніки" вибудована з урахуванням норм законодавства України щодо академічної доброчесності, Статуту, положень ТНТУ:
1 Положення про організацію освітнього процесу в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-340 від 21.05.2015 із змінами від 25.06.2019 - наказ №4/7-622 від 27.06.2019 та від 14.04.2020 - наказ №4/7-243 від 15.04.2020
2 Положення про індивідуальний навчальний план студента Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-669 від 25.09.2020
3 Положення про академічну мобільність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя
4 Положення про оцінювання здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (нова редакція) - наказ №4/7-670 від 25.09.2020
5 Положення про академічну мобільність студентів ТНТУ ім.І.Пулюя - наказ№4/7-454 від 16.07.2013
6 Положення про врегулювання конфліктних ситуацій в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-164 від 01.03.2021
7 Положення про підсумковий семестровий контроль результатів навчання студентів Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-122 від 17.02.2020
8 Тимчасовий порядок проведення семестрового контролю та атестації здобувачів вищої освіти Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-350 від 25.05.2020
9 Положення про недопущення академічного плагіату в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя - наказ №4/7-964 від 01.11.2019 зі змінами від 19.12.2019 наказ №4/7-114 від 12.02.2020, зі змінами від 26.01.2021 - наказ №4/7-72 від 02.02.2021
10 Положення про академічну доброчесність учасників освітнього процесу Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя - наказ №4/7-969 від 01.11.2019
Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019
11 Статут Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя (нова редакція) - наказ МОН №248 від 25.02.2019

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання

При оцінюванні враховуються відвідування лекційних та лабораторних занять, проходження модульних контролів, активність піб час занять, виконання завдань на самостійне опрацювання.
Поточний контроль: експрес-опитування, опитування за темою заняття
Модульний контроль: провадиться двічі на семестр.
Семестровий контроль: екзамен
Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг більше 45 балів.


Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

Шкала оцінок
ВНЗ
(100-бальна)
Національна
(4-бальна)
ECTS
90-100 Відмінно А
82-89 Добре B
75-81 C
67-74 Задовільно D
60-66 E
35-59 Незадовільно FX
1-34 F

7. Додаткова інформація

1. Електронні та радіоелектронні пристрої та системи.
2. Фізичні основи та закони теорії кіл.
3. Електричні кола постійного струму.
4. Електричне коло, схема i їх елементи.
5. Параметри i класи кiл.
6. Багатополюсники.
7. З'єднання елементiв.
8. Режими роботи електричого кола.
9. Електричнi величини.
10. Осовнi закони теорiї кiл.
11. Методи розрахунку усталених режимiв лiнiйних електричних кiл..
12. Кола синусоїдного струму.
13. Властивостi кіл синусоїдального струму.
14. Символiчне зображення гармонiчних функцiй часу.
15. Рiвняння Ома i Кiрхгофа в символiчнiй формi.
16. Особливостi розрахунку кiл синусоїдального струму.
17. Потужнiсть в колах синусоїдального струму.
18. Поняття про лiнiйнi кола та системи.
19. Перетворення Фур'є. Означення, iнтерпретацiя.
20. Перетворення Лапласа. Означення, iнтерпретацiя, теореми.
21. Зворотнє перетворення Лапласа. Приклади його виконання.
22. Порiвняння перетворення Лапласа та перетворення Фур'є..
23. Зображення вигляду вхiд-вихiд у часовiй та частотнiй областях.
24. Схема диференцiального рiвняння.
25. Спiввiдношення мiж частотними i часовими характеристиками лiнiйних систем.
26. Аналіз лінійних дискретних систем (вхід-вихід).
27. Сигнал як засiб транспортування iнформацiї.
28. Поняття про зображення сигналу. Континуальнiсть. Дискретнiсть. Детермiнiзм. Стохастичнiсть. Стацiонарнiсть. Нестацiонарнiсть.
29. Функцiя одиничного "скачка", прямокутна, трикутна, Sinc( ).
30. Поняття про обробку сигналу (елемент затримки, помножувач, суматор, галуження диференті-атор, iнтегратор).
31. Функцiя передачi.
32. Дослідження режимів роботи довгої лінії
33. Амплітудна модуляція сигналів з високим рівнем несучої
34. Амплітудна модуляція сигналів з подавленою несучою
35. Частотна модуляція
36. Фазова модуляція
37. Широтно-імпульсна модуляція
38. Дискретизація та квантування сигналів
39. Спектральний аналіз періодичних сигналів
40. Амплітудно-частотний та фазо-частотний спектр сигналу

Затверджено рішенням кафедри
біотехнічних систем
(протокол №
10
від «
17
»
березня
2021
року).