Аналогова та цифрова схемотехніка 2

Мета дисципліни:

забезпечити розвиток загальних та спеціальних компетентностей майбутніх бакалаврів, розвиток сучасного конструктивного, фундаментального мислення та системи спеціальних знань з основних принципів конструювання аналогових та цифрових схем сучасної медичної електронної апаратури, розуміння технічних принципів її роботи.

Завдання дисципліни:
 
навчити студентів теоретичним основам функціонування аналогових та цифрових систем та їх взаємодії в пристроях запису, збереження та обробки інформації; 

формування логічного мислення на рівні схемотехніки для побудови електронних медичних засобів на базі однокристальних мікроконтролерів; 

аналізувати різні технічні рішення провідних фірм на рівні структурних схем і розробляти рекомендації щодо їх конкретного використання на рівні принципових;

розуміти специфіку розроблення електронних схем з урахуванням медичного застосування; 

сформувати навички вибору раціональних методів та технологій реєстрації біологічних сигналів із застосуванням різних режимів та алгоритмів;

навчити рекомендувати найприйнятніші технологічні рішення з елементної бази, необхідних для реалізації конкретних пристроїв та засобів.

 
 
 Основні результати навчання
 
Застосовувати знання основ математики, фізики та біофізики, біоінженерії, хімії, інженерної графіки, механіки, опору та міцності матеріалів, властивості газів і рідин, електроніки, інформатики, отримання та аналізу сигналів і зображень, автоматичного управління, системного аналізу та методів прийняття рішень на рівні, необхідному для вирішення задач біомедичної інженерії.

Знати основи теорії кіл та сигналів, аналогової та цифрової схемотехніки, принципів побудови, функціонування та програмування мікропроцесорної техніки медичного призначення та сучасної елементної бази для задачі побудови медичних комплексів та систем.
Знати основні принципи розробленням медичної електронної апаратури добре володіти методиками її проектування і налаштування, розуміти специфіку розроблення засобів з урахуванням медичного застосування.

Знати методи аналогової та цифрової обробки біомедичних сигналів та зображень та способів їх реалізації у вигляді алгоритмів та комп’ютерних програм для медичних комплексів та систем.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; РГР – розрахунково-графічна робота; Кз – самостійні контрольні завдання; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
6 семестр
 
1 тиждень
 
Л1. Загальна характеристика скінченних автоматів.
СРС. К.
 
2 тиждень
 
Л2. Регістри: Паралельні регістри. Зсувні регістри. Реверсивні зсувні регістри. Кільцеві регістри. Регістр - «лічильник Джонсона».
ЛЗ1. Дослідження регістрів.
СРС. К.
 
3 тиждень
 
Л3. Лічильники асинхронні: Асинхронні та синхронні лічильники. Реверсивні лічильники. Лічильники-дільники частоти.
Кз1. Паралельні регістри на D-тригерах. Послідовні регістри. Паралельно-послідовні і послідовно-паралельні регістри. Послідовні регістри зі зворотними зв'язками
СРС. К.
 
4 тиждень
 
Л4. Лічильники синхронні: Двійково-десяткові лічильники. Лічильники з керованим коефіцієнтом перелічування.
ЛЗ2. Дослідження операційних підсилювачів.
СРС. К.
 
5 тиждень
 
Л5. Формувачі імпульсів: Детектори фронтів імпульсів. Розширювачі імпульсів. Спускові генератори імпульсів.
Кз2. Призначення та класифікація лічильників імпульсів. Двійкові лічильники. Реверсивні лічильники. Синхронні двійкові лічильники. Недвійкові лічильники. Застосування регістрів і лічильників для побудови схем затримки імпульсних сигналів.
СРС. К.
 
6 тиждень
 
Л6. Генератори імпульсів: Одновібратори на логічних елементах І-НЕ, АБО-НЕ та на операційних підсилювачах.
ЛЗ3. Дослідження чекаючих мультивібраторів.
СРС. К.
 
7 тиждень
 
Л7. Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП): ЦАП на засадах аналогового суматора, резистивної структури R-2R, комутаторів струму.
СРС. К.
 
8 тиждень
 
Л8. Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП): АЦП послідовного розгортання. АЦП слідкуючого розгортання. АЦП порозрядного зрівноважування.
ЛЗ4. Дослідження шумів аналого-цифрового перетворювача та способи їх зменшення.
МКР1. СРС. К.
 
9 тиждень
 
Л9. Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП): АЦП з подвійним інтегруванням. Паралельні АЦП. Конвеєрний АЦП.
СРС. К.
 
10 тиждень
 
Л10. Елементна база для реалізації електронних медичних пристроїв.
ЛЗ5. Оперативні запам'ятовуючі пристрої. Застосування цифрових інтегральних мікросхем.
СРС. К.
 
11 тиждень
 
Л11. Елементна база портативних медичних електронних пристроїв реєстрації ЕКГ та ЕЕГ.
СРС. К.
 
12 тиждень
 
Л12. Елементна база у пристроях пульсової оксиметрії.
ЛЗ6. Схема підсилювача із резистивним зворотним зв’язком.
СРС. К.
 
13 тиждень
 
Л13. Компоненти для засобів цифрової рентгеноскопії.
Кз4. Автоматизація технології рентгенівського контролю.
СРС. К.
 
14 тиждень
 
Л14. Модулі для забезпечення комп’ютерної томографії. Компоненти для засобів магнітно-резонансної томографії (МРТ).
ЛЗ7. Однокристальні пристрої для безпосереднього оцифровування струму низького рівня від фотодіодних матриць у КТ-сканерах.
СРС. К.
 
15 тиждень
 
Л15. Компоненти для засобів позитронно-емісійної томографії.
МКР2.
СРС. К.
 
 
Індивідуальна робота
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 46 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 30 годин;
2) підготовка до лабораторних занять – разом 16 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи та 4 індивідуальних контрольних завдання.
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (2 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 10 балами. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 5 балів.
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
Кз1. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 3 тиждень.
Кз2. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 5 тиждень.
РГР(ч.1). Оцінка за виконання – 15 балів. Термін надання – 8 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
Кз3. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 10 тиждень.
Кз4. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 13 тиждень.
РГР(ч.2). Оцінка за виконання – 15 балів. Термін надання та захист – 14–15 тижні. 
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень).
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний залік, білет до якого складається з теоретичної частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання залікового білету становить 100 балів. 
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.
Залік відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.
Складання/перескладання заліку організується за встановленим відділом аспірантури розкладом.
 
 
Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на заліку або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Складання/перескладання заліку – за встановленим деканатом розкладом.
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.
Під час розв’язання задач на МКР та заліку дозволяється користуватися хімічними довідниками.