Основи теорії кіл, сигналів та процесів 2

Мета дисципліни:

забезпечити розвиток професіних компетентностей майбутніх бакалаврів; формування знань про закони електричних кіл та фізичні процеси, що відбуваються при перетворенні інформації у електронних медичних пристроях; розвиток навиків використання законів електричних кіл для проектування елементів складних медичних систем та пристроїв на основі знання математичних моделей і їх компонентів, а також вивчення властивостей та характеристик сигналів і процесів в медичних пристроях.

Завдання дисципліни:
 
отримання теоретичних та практичних знань щодо аналізу електричних кіл постійного та синусоїдального струмів;

закріплення та поглиблення теоретичних знань та вмінь в області аналізу складних електричних кіл в стаціонарних та перехідних режимах;

поглиблення теоретичних знань та вмінь в області спектрального аналізу періодичних та неперіодичних сигналів довільної форми з метою визначення енергетичного, амплітудного та фазового спектра;

освоєння теоретичних основ і оволодіння практичними навичками синтезу електричних фільтрів та аналізу частотних, часових характеристик і передавальних функцій частотно-вибіркових електричних кіл.
 
 
 
Основні результати навчання

Знати основні методи системного аналізу, закономірності побудови, функціонування та розвитку систем для розв’язання задач аналізу та синтезу. 
 
Уміти використовувати результати проведеного аналізу для синтезування отриманої інформації.  
 
Мати навички взаємодії із іншими людьми, уміння роботи в групах. 
 
Здатність до самонавчання та продовження професійного розвитку.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПЗ − практичні заняття, ЛЗ – лабораторні заняття; ПЗ − практичні 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
 
1 тиждень
 
Л1. Частотні характеристики кіл. Комплексні функції кіл та їх зв’язок із параметрами електричного кола.
ПЗ1 Амплітудно-частотна і фазочастотна характеристики. Частотні характеристики кіл першого порядку. Аналіз RC та RL - кіл. Смуга пропуску.
СРС. К.
 
2 тиждень
 
Л2. Частотні характеристики кіл, їх властивості та розрахунок.
ЛЗ1 Дослідження трифазних кіл змінного струму. Лабораторний макет, пакет прикладних програм Multisim на комп’ютерах.
СРС. К.
 
3 тиждень
 
Л3. Послідовний коливальний контур. Явище резонансу і параметри послідовного коливального контуру.
ПЗ2 Частотні характеристики кіл другого порядку. Послідовний коливальний контур. Резонанс. Добротність і характеристичний опір контуру. Амплітудно-частотна і фазочастотна характеристики. Смуга пропуску. 
Кз1. Дослідження послідовного RLC-контура. Резонанс напруг.
СРС. К.
4 тиждень
 
Л4. Комплексні функції і частотні характеристики послі-довного контуру.
ЛЗ2 Дослідження частотних характеристик кіл першого порядку. Лабораторний макет, пакет прикладних програм Multisim на комп’ютерах.
СРС. К.
 
5 тиждень
 
Л5. Селективність коливального контуру. Застосування.
ПЗ3 Дослідження паралельного RLC-контура. Резонанс струмів.
Кз2 Матричні методи аналізу кіл в частотній області.
СРС. К.
 
6 тиждень
 
Л6. Паралельний коливальний контур. Резонанс у паралельному коливальному контурі.
ЛЗ3 Дослідження частотних характеристик коливального контуру. Лабораторний макет, пакет прикладних програм Multisim на комп’ютерах.
СРС. К.
 
7 тиждень
 
Л7. Комплексні функції і частотні характеристики пара- лельного коливального контуру.
ПЗ4 Зв’язані котушки індуктивності, еквівалентні схеми. Параметри навантаженого чотириполюсника. 
СРС. К.
 
8 тиждень
 
Л8. Селективність паралельного коливального контуру. Застосування.
ЛЗ4. Дослідження часових характеристик кіл першого порядку. Лабораторний макет, пакет прикладних програм Multisim на комп’ютерах.
МКР1. 
СРС. К.
 
9 тиждень

Л9. Зв’язані коливальні контури. Призначення зв’язаного коливального контуру та зв’язок між контурами.
ПЗ5 Елементна база аналізу часових характеристик лінійних кіл. Тестові сигнали. Ступіньчата та імпульсна функції. Перехідна та імпульсна характеристики. 
СРС. К.
 

10 тиждень
 
Л10. Основні співвідношення зв’язаного коливального контуру. Резонанси в зв’язаному коливальному контурі.
ЛЗ5 Спектральний аналіз і синтез періодичного сигналу.
Кз3. Аналіз електричних процесів у колах другого порядку. Послідовний коливальний контур. Диференціальне рівняння. Перехідна характеристика. Види коливань. 
СРС. К.
 
11 тиждень
 
Л11. Селективність зв’язаного коливального контуру та їх застосування.
ПЗ6 Чисельний аналіз динамічних процесів. Явний та неявний методи Ейлера. Дискретні моделі LC – елементів. 
СРС. К.
 
12 тиждень
 
Л12. Електричні фільтри.
ЛЗ6 Спектральний аналіз і синтез неперіодичного сигналу.
СРС. К.
 
13 тиждень
 
Л13. Класичний метод аналізу перехідних процесів в електричних колах першого порядку.
ПЗ7 Аналіз спектру періодичного сигналу. Спектр прямокутних імпульсів. Огинаюча спектру. Енергетичний спектр. 
Кз4. Аналіз спектру неперіодичного сигналу. Формули Фур’є перетворення. Спектр одиночного прямокутного імпульсу. 
СРС. К.
 
14 тиждень
 
Л14. Класичний метод аналізу перехідних процесів в електричних колах другого порядку
ЛЗ7. Аналіз нелінійних резистивних кіл по постійному струму. Лабораторний макет, пакет прикладних програм Multisim на комп’ютерах.
СРС. К.
 
15 тиждень
 
Л15. Метод інтеграла згортки.
ПЗ8 Аналіз кіл з безінерційними елементами по постійному струму. Графоаналітичний розрахунок кіл. Чисельні методи аналізу. Ітераційний метод Ньютона. 
МКР2.
СРС. К.
 
Індивідуальна робота
 
Виконується РГР
 
Мета РГР:
 
закріплення та поглиблення теоретичних знань та вмінь в області аналізу складних електричних кіл в стаціонарних та перехідних режимах; поглиблення теоретичних знань та вмінь в області спектрального аналізу періодичних та неперіодичних сигналів довільної форми з метою визначення енергетичного, амплітудного та фазового спектра.
 
1–7 тижні
Отримання завдання. За значеннями параметрів електричного кола, варіант якого визначається з таблиці за передостанньою цифрою номера залікової книжки, необхідно:
1) визначити миттєві значення струмів в гілках кола; 
2) побудувати векторну діаграму струму для одного з вузлів та векторну діаграму напруг для одного з контурів розрахункового кола; 
3) виконати перевірку правильності розрахунків за допомогою рівнянь балансу активних і реактивних потужностей.
 
8–14 тижні
Обираються за останньою цифрою номера залікової книжки параметри коливального контуру з таблиці і тип комплексної функції із таблиці відповідно за передостанньою цифрою номера залікової книжки. Визначаються вторинні параметри послідовного коливального контуру, будується амплітудо-частотна і фазо-частотна характеристики (АЧХ і ФЧХ) комплексної функції послідовного коливального контуру при різних добротностях контуру (Q=1,5,10); визначається смуга пропускання та коефіцієнт прямокутності контуру; будується АЧХ і ФЧХ однієї з комплексних функції контуру, для різних значень добротності. 
 
15 тиждень
Захист роботи.
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота включає в себе: вивчення теоретичного матеріалу, підготовку до лабораторних робіт, виконання курсової роботи, підготовку до рубіжного та підсумкового контролю. 
Самостійна робота складає 75 годин (6 семестр).
 
Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять –15 годин;
2) підготовка до практичних занять – разом 15 годин;
3) виконання РГР – 15 годин;
4) підготовка до екзамену – 30 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 екзамен, білет до якого складається з теоретичної частини (4 запитання) та практичної частини (1 задача). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів. 
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.
Екзамен відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.
Складання/перескладання екзаменів 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 екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Складання/перескладання екзаменів – за встановленим деканатом розкладом.
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.
Під час розв’язання задач на МКР та екзамені дозволяється користуватися хімічними довідниками.