Dejan Mirković, dr docent
Katedra za Elektroniku, LEDA laboratorija

NAPOMENA: Ukoliko dođe do ponovnog zatvaranja usled pogoršanja epidemiološke situacije uzrokovene pandemijom COVID virusa, nastava iz kursa OE biće održavana online. Sva korespodencija obavljaće se putem platforme Microsoft Teams.

• Modul: US, EEN, ELK, EKM i T.

• Rezime: Diode i diodna kola. Bipolarni tranzistor, radna prava i radna tačka. Model bipolarnog tranzistora. MOSFET tranzistor, radna prava i radna tačka. Model MOSFET tranzistora. Osnovni pojačavački stepeni sa bipolarnim i MOSFET tranzistorom. Višestepeni pojačavači. Pojačavač sa direktnom spregom. Diferencijalni i operacioni pojačavač. Primena operacionih pojačavača. Negativna povratna sprega. Oscilatori. Pojačavači velikih signala. Izvori napona napajanja.

• Literatura:

  [1] Litovski, Vančo. Osnovi Elektronike - teorija, rešeni zadaci i ispitna pitanja. Akademska Misao, Beograd, 2006.

  [2] Razavi, Behzad. Fundamentals of microelectronics. John Wiley & Sons, 2013.

  [3] Sedra, Adel S., Kenneth Carless Smith, Tony Chan Carusone, and Vincent Gaudet. Microelectronic circuits. New York: Oxford University Press, 2016.

• Dodatna literatura:
  • Priručnik za računske vežbe.
  • LEDA Education >> Osnovi Elektronike
  • LTspice AD
  • wxMaxima
  • GNU octave
• Raspored: Nedelja  1 (21-10-2020)
  • Predavanja:
    • Uvod – primena elektronskih kola.
    • Diode – karakteristike silicijumske diode, grafički i numerički modeli, primeri.
    • Diode i diodna kola.
    • Modeli diode, primeri primene različitih modela dioda u diodnim kolima.
    • Konceptualna struktura ispravljača.
  • Vežbe:
    • Ponavaljanje gradiva iz elektrotehnike/komponenti/matematike.
    • Omov zakon, Kirhofovi zakoni.
    • Pisanje i rešavanje sistema jednačina.
    • Metod potencijala čvorova, metod konturnih struja.
    • Linearna algebra.
    • Strujni/naponski razdelnik, superpozicija.
    • Tevenenova/Nortonova teorema.
    • Osnovne karakteristike/parametri, AC i DC signala (amplituda, perioda/frekvencija, srednja i efektivna vrednost).
    • Pasivne komponente (R, L, C) u vremenskom, AC i DC domenu.
    • Geometrijska interpretacija izvoda (nagib) i integrala (površina).
    • Hand-out
  Nedelja  2 (28-10-2020)
  • Predavanja:
    • Tipovi karakteristika u diodnim kolima.
    • Regulator napona sa diodama.
    • Polutalasni usmerač – diodni most.
    • Punotalasni usmerač.
    • Zener dioda –karakteristike, funkcionisanje, modelovanje, primeri.
  • Vežbe:
    • Diodna kola.
    • Strjuno-naponska karakteristika diodno-rezistivnih kola.
    • Analiza velikih signala.
    • Primena Zener diode.
    • Hand-out
    • LTspice
  Nedelja  3 (04-11-2020)
  • Predavanja:
    • Bipolarni tranzistori.
    • Pojam pojačavanja signala, uopštena struktura pojačavača, izrazi za pojačanje.
    • Struktura bipolarnog tranzistora, način fukncionisanja, simboli.
    • Režimi rada bipolarnih tranzistora (NPN i PNP), tabela uslova.
    • Aktivni režim rada NPN tranzistora, analiza jednosmernih usova, izrazi za kolektorsku struju tranzistora.
    • Izrazi za emitorsku i struju baze NPN tranzistora u jednosmernom režimu.
    • Veze. Primer, provere režima rada tranzistora.
    • Karakteristike bipolarnog PNP tranzistora.
    • Transkonduktansa bipolarnog NPN tranzistora.
    • Model bipolarnog PNP tranzistora za velike signale. Model bipolarnog NPN tranzistora za male signale.
  • Vežbe:
    • Bipolarni tranzistor.
    • DC analiza.
    • Šeme za polarizaciju.
    • Izvori konstantne struje/napona.
    • Hand-out
  Nedelja  4 (11-11-2020)

  Državni praznik: Dan primirja u Prvom svetskom ratu!

  • Predavanja:
    • Primer modelovanja ekvivalentnog kola sa bipolarnim tranzistorima za male signale.
    • Early-ev efekat, modifikacija modela tranzistora za male signale. PNP tranzistor: struktura, simbol, modeli i Early-ev efekat.
    • Kola sa bipolarnim tranzistorima.
    • Najvažnije osobine pojačavača (uopšteno).
    • Ulazna i izlazna impedansa pojačavača, blok šema, vrednosti u idealnom i realnom slučaju.
    • Merenje ulazne i izlazne impedanse pojačavača, šeme i postupci.
    • Osnovna (jednostavna) polarizacija bipolarnog NPN tranzistora, osobine.
    • Polarizacija otpornim deliteljem napona, osobine.
    • Polarizacija degeneracijom emitora, osobine.
    • Samopolarišući stepen, osobine.
    • Polarizacija PNP tranzistora.
    • Pojačavač sa zajedničkim emitorom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkim emitorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim emitorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim emitorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim emitorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje strujnog pojačanja.
  • Vežbe:
    • Pojačavači sa bipolarnim tranzistorm.
    • Ekstrakcija parametara za male signale iz DC režima.
    • Analiza pojačavača sa bipolarnim tranzistorom.
    • Hand-out
  Nedelja  5 (18-11-2020)
  • Predavanja:
    • Pojačavač sa zajedničkom bazom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkom bazom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkom bazom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkom bazom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkom bazom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje strujnog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim kolektorom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkim kolektorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim kolektorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim kolektorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim kolektorom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje strujnog pojačanja.
    • MOSFET tranzistori.
    • MOSFET - struktura, simbol, funkcionisanje.
    • Režimi rada NMOS tranzistora, modulacija dužine kanala.
    • Transkonduktansa NMOS tranzistora.
    • Karakteristike NMOS tranzistora. Model NMOS za velike signale.
  • Vežbe:
    • MOS-FET tranzistor. DC analiza.
    • Šeme za polarizaciju.
    • Izvori konstantne struje/napona.
    • Hand-out
  Nedelja  6 (25-11-2020)
  • Predavanja:
    • Model NMOS za male signale.
    • PMOS tranzistor, struktura, polarizacija, oblasti rada, model za velike i male signale.
    • Primer: nacrtati model kola sa N/PMOS tranzistorima za male signale.
    • Pojačavači sa MOS tranzistorima.
    • Izbor radne tačke, kombinovanje prenosnih k-ka sa odzivom u vremenskom domenu.
    • Polarizacija otpornim deliteljem napona i degenerisanjem sorsa.
    • Samopolarišući stepen.
    • Polarizacija strujnim izvorom, strujno ogledalo.
    • Pojačavač sa zajedničkim sorsom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkim sorsom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim sorsom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim sorsom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim gejtom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkim gejtom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim gejtom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim gejtom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim gejtom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje strujnog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim drejnom, šema, uloga elemenata, osobine.
    • Pojačavač sa zajedničkim drejnom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje ulazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim drejnom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje izlazne impedanse.
    • Pojačavač sa zajedničkim drejnom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje naponskog pojačanja.
    • Pojačavač sa zajedničkim drejnom, šema, ekvivalentna šema za male signale, određivanje strujnog pojačanja.
  • Vežbe:
    • Pojačavači sa MOS-FET tranzistorm.
    • Ekstrakcija parametara za male signale iz DC režima.
    • Analiza pojačavača sa MOS-FET tranzistorom.
    • Hand-out
  Nedelja  7 (02-12-2020)
  • Predavanja:
    • Diferencijalni pojačavači.
    • Diferencijalni pojačavač sa bipolarnim tranzistorima, šema, elementi, izvođenje izraza za pojačanje srednje vrednosti signala i diferencijalno pojačanje.
    • Diferencijalni pojačavač sa bipolarnim tranzistorima, šema, definicija faktora potiskivanja srednje vrednosti signala, statičke prenosne karakteristike, pojačanje malih signala.
    • Diferencijalni pojačavač sa bipolarnim tranzistorima, šema, analiza kola za velike signale, granični slučajevi.
    • Diferencijalni pojačavač sa bipolarnim tranzistorima, transkonduktansa pojačavača, grafički predstaviti zavisnost promene kolektorske struje od promene ulaznog napona, i zavisnost transkonduktanse pojačavača od promene ulaznog napona, označiti G_m,max i odrediti njenu vrednosti.
    • Diferencijalni pojačavač sa MOS tranzistorima, šema, elementi, izvođenje izraza za pojačanje srednje vrednosti.
    • Diferencijalni pojačavač sa MOS tranzistorima, šema, izvođenje izraza za diferencijalno pojačanje, skicirati i objasniti statičke prenosne karakteristike pojačavača.
    • Diferencijalni pojačavač sa MOS tranzistorima, analiza kola za velike signale, granični slučajevi. Diferencijalni pojačavač sa MOS tranzistorima, transkonduktansa pojačavača, grafički predstaviti zavisnost promene struje drejna od promene ulaznog napona, i zavisnost transkonduktanse pojačavača od promene ulaznog napona, označiti G_m,max i odrediti njenu vrednosti.
  • Vežbe:
    • Diferencijalni pojačavač.
    • Metodi za analizu simetričnog kola.
    • Određivanje difrencijalnog poajačanja, pojačanja srednje vrednosti i faktora potiskivanja srednje vrednosti.
    • Hand-out
  Nedelja  8 (09-12-2020)
  • Predavanja:
    • Frekvencijski odziv pojačavača.
    • Ponašanje pojačavača sa zajedničkim sorsom u fekvencijskom domenu, šema, izraz za zavisnost pojačanja pojačavača od kružne učestanosti, grafički predstaviti amplitudsku karakteristiku pojačavača i označiti i definisati najznačajnije tačke na njoj.
    • Proizvod pojačanja i propusnog opsega, dobrota pojačavača, definicije; primer određivanja dobrodte pojačavača sa zajedničkim sorsom, poboljšavanje performansi pojačavača.
    • Prenosna funkcija pojačavača u opštem obliku, karakteristične tačke, izrazi za asimptotsku aproksimaciju amplitudske i fazne karakteristike pojačavača u opštem obliku.
    • Određivnje polova prenosa, nekog pojačavača, primer.
    • Milerova teorema i vrste sprega višestepenih pojačavača.
    • Primer primene Milerove teoreme. Modeli bipolarnih i MOS tranzistora za visoke frekvencije.
  • Vežbe:
    • Frekvencijske karakteristike pojačavača.
    • Određivanje prenosne funkcije kola pojačavača.
    • Sistem prvog i drugog reda.
    • Bodeovi dijagrami.
    • Hand-out
  Nedelja  9 (16-12-2020)
  • Predavanja:
    • Primer: Bodeovi dijagrami.
    • Operacioni pojačavači.
    • Operacioni pojačavač, symbol, poređenje karakteristika idealno i realnog op. pojačavača, upotreba.
    • Operaciono pojačavači u integrisanoj tehnici, prenosna karakteristika pojačavača.
    • Virtuelni kratak spoj kod operacionog pojačavača.
    • Komparator napona sa operacionim pojačavačem, poređenje sa nultim i referentnim naponom.
    • Ivertujući pojačavač, šema, izvođenje izraza za pojačanj u idealnom i realnom slučaju.
  • Vežbe:
    • Operacioni pojačavač.
    • Analiza kola sa idealnim oprecionim pojačavačem.
    • Analiza kola sa realnim operacionim pojačavačem (konačna ulazna/izlazna otpornost i konačno pojačanje).
    • Hand-out
  Nedelja 10 (23-12-2020)
  • Predavanja:
    • Neinvertujući pojačavač, šema, izvođenje izraza za pojačanj u idealnom i realnom slučaju.
    • Granični slučajevi kod neinvertujućeg pojačavača, bufferi - izvođenja, osobine, upotreba.
    • Sabirač i diferencijalni pojačavač sa operacionim pojačavačima.
    • Instrumentacioni pojačavač, izraz za izlazni napon, izvođenje, osobine, upotreba.
    • Kolo za integraljenje, prenosne. karakteristike, ponašanje u frekvencijskom domenu, odziv na step funkciju.
    • Kolo za diferenciranje, izraz za pojačanje, ponašanje u frekvencijskom domenu, ponašanje u vremenskom domenu.
    • Precizni usmerač, šema, karakteristike, ponašanje u vremenskom domenu, prednosti u odnosu na realizaciju diodama.
    • Logaritamski pojačavač. Kolo za korenovanje i eksponencijalni pojačavač.
  • Vežbe:
    • Kola sa opreacionim pojačavačem.
    • Analiza kola za sabiranje, oduzimanje, integraljenje i difrenciranje.
    • Instrumentacioni pojačavač.
    • Aktivni RC filtri i konvertori impedansi.
    • Hand-out
  Nedelja 11 (30-12-2020)
  • Predavanja:
    • Pojačavači snage.
    • Pojačavači snage, definicija i upotreba, izrazi za efektivnu vrednost snage i sinusnog napona, izraz za srednju vrednost snage, distorzija i THD – izvođenja, definicija i izraz za faktor iskorišćenja.
    • Kriva maksimalne disipacije, analiza i izrazi.
    • Klase rada pojačavača, grafički prikaz podele u zavisnosti od ugla provođenja pojčavača.
    • Pojačavač snage u klasi A, šema, analiza, karakteristike, izvođenje izraza za faktor iskorišćenja.
    • Pojačavač snage u klasi B, šema, analiza, karakteristike, izvođenje izraza za faktor iskorišćenja, izobličenja.
    • Push-pull sprega pojačavača u klasi B ,šema, princip rada, izvođenje izraza za faktor iskorišćenja, prednosti i nedostaci.
    • Klasa AB u Push-Pull sprezi, šema, grafička analiza rada, prednosti i nedostaci.
  • Vežbe:
    • Pojačavači snage.
    • Analiza velikih signala.
    • Pojačavač klase AB.
    • BJT i MOS-FET push-pull topolgija.
    • Hand-out
  Nedelja 12 (06-01-2021)
  • Predavanja:
    • Negativna povratna sprega.
    • Blok šema sistema sa povratnom spregom, vrste povratne sprege, rezultujuće pojačanje sistema sa povratnom spregom, osobine i primena.
    • Povećanje stabilnosti pojačanja i proširenje propusnog opsega pojačavača primenom negativne povratne sprege.
    • O šumovima i uticaju negativne povratne sprege na šumove;
    • Analiza uticaja kada je izvor šuma prisutan na ulazu pojačavača i analiza uticaja šumova kod višestepenih pojačavača.
    • Paralelno-naponska povratna sprega, blok šema, ekvivalentna kola, karakteristike i izrazi.
    • Paralelno-strujna povratna sprega, blok šema, ekvivalentna kola, karakteristike i izrazi.
    • Redno-naponska povratna sprega, blok šema, ekvivalentna kola, karakteristike i izrazi.
    • Redno-strujna povratna sprega, blok šema, ekvivalentna kola, karakteristike i izrazi.
    • Oscilatori.
    • Definicija oscilatora, podela po vrsti signala, uslovi oscilovanja sa primerima, podela po realizaciji, o izboru vrednosti pojačanja A.
  • Vežbe:
    • Povratna sprega.
    • Analiza kola sa povratnom spregom.
    • Modifikovani metod četvoropola.
    • Određivanje kružnog pojačanja i ulazne/izlazne impedanse kola sa povratnom spregom.
    • Oscilatori.
    • Analiza LC i RC oscilatora.
    • Određivanje uslova i frekvencije osicilaovanja.
    • Barkhausenov uslov stabilnosti.
    • Nula determinante sistema.
    • Hand-out
  Nedelja 13 (13-01-2021)
  • Predavanja:
    • Kolpicov oscilator, šema, izraz za frekvenciju oscilovanja, primena, osobine.
    • Hartlijev oscilator, šema, izraz za frekvenciju oscilovanja, primena, osobine.
    • Pirsov oscilator; šema; o kristalu kvarca, simbol, ekv. kolo i ponašanje u frekvencijskom domenu.
    • RC oscilatori: oscilator sa Wien-ovim mostom, oscilator sa faznim pomerajem, oscilator sa dvostrukim T mostom, šeme, principi rada, osobine, izrazi za frekvenciju oscilovanja.
    • Stabilizatori/regulatori napona.
    • Dobijanje stabilnog jednosmernog napona iz napona mreže, blok šema, postupak, definicija faktora talasnosti.
    • Definicija faktora stabilnosti, redni stabilizator napona.
    • Integrisani redni stabilizator napona, blok šema, realizacija , uloga elemenata i način rada. Integrisani paralelni stabilizator napona, blok šema, realizacija , uloga elemenata i način rada.
  • Vežbe:
    • Linearni regulatori/stabilizatori napona.
    • Analiza velikih i malih signala.
    • Stabilizator sa rednim tarnzistorom.
    • Stabilizator sa Operacionm pojčavačem.
    • Određivanje izlazne otpornosti i osetljivosti.
    • Hand-out
  • Konsultacije (I Kolokvijum):