ELEKTRONIKA

PREDMETNI KATALOG – UČNI NAČRT

TEHNIŠKA GIMNAZIJA

210 UR

Učni načrt za elektroniko je bil sprejet na 20. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje, 29. 10. 1998.

VSEBINA

I. OPREDELITEV PREDMETA

II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

1 Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

2 Standardi znanj

III. SPECIALNO-DIDAKTIČNA PRIPOROČILA IN MEDPREDMETNE POVEZAVE

IV. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

I. OPREDELITEV PREDMETA

Predmet elektronika (ELK) je drugi (izbirni) strokovni predmet s področja elektrotehnike. To je strokovni teoretični predmet, pri katerem so teoretično obravnavani zakonitosti in delovanje elektronskih elementov in vezij. Je matematično natančen, zahteva pa tudi razumevanje fizikalnih zakonitosti. Zasnova predmeta je takšna, da zahteva predznanje, ki ga dajejo uvodna poglavja predmeta elektrotehnika (ELE) v 2. letniku.

Predmet obsega po tri (3) ure v tretjem in četrtem letniku. Temeljni namen predmeta je nadgraditev temeljnih znanj iz elektrotehnike, ki jih daje osnovni predmet (ELE). Snov obsega analizo lastnosti elementov, vezij in osnovnih naprav v elektroniki. Dijake usmerja v stvarno uporabo elementov, vezij in naprav. Vsako poglavje je zasnovano tako, da so znanja konkretna in omogočajo analizo in sintezo vezij ali sklopov. Sam predmet je (delno) podprt z laboratorijskimi vajami, to pa dijakom omogoča, da sami vstopijo v svet elektronike in preizkusijo delovanje elektronskih vezij.

Dijaki spoznajo vrste elementov in vezij ter zakonitosti, ki veljajo v elektronskih vezjih. Spoznajo metode za analizo in sintezo vezij. Cilji so zasnovani tako, da bodo dijaki sposobni sami analizirati (in izdelati) preprosta analogna ali digitalna vezja.

Pri predmetu razvijajo sistematičnost in analitične sposobnosti. Spoznajo in uporabijo matematične modele in računalniško podporo (simulacijski programi...) pri analizi in sintezi elektronskih sklopov. Svoje znanje lahko poglobijo s seminarskimi ali raziskovalnimi nalogami.

Opis predmeta

Predmet je namenjen tehnično usmerjenim dijakom, ki jih veseli elektronika. Učne vsebine in cilji so zasnovani tako široko, da bo vsak v njem lahko našel svoj (parcialni) interes. Dijaki bodo lahko spoznali vrste in namen vezij in elementov v elektroniki. Predmet sestavljata dva (samostojna) dela. V 3. letniku so po 3 ure na teden namenjene za obravnavo analognih sklopov in vezij, v 4. letniku pa za obravnavo digitalnih vezij.

II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

1 Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta

Splošni cilji opredeljujejo namen predmeta elektronika kot izbirnega predmeta za dijake tehniške gimnazije.

1. Z ustrezno kombinacijo teoretičnega pouka, poskusov, teoretičnih izračunov in praktičnih meritev pridobijo dijaki temeljna znanja elektronike. Vsebine in zahtevnost podajanja snovi naj dijakom omogočijo, da:

spoznajo širino in tehnične pristope v elektroniki,

spoznajo povezave in uporabo matematičnih, fizikalnih, elektrotehničnih in elektronskih znanj,

jih začneta zanimati študij in delo v okviru elektronike.

2. Znanje o strokovnem področju elektronike dijaki razvijajo tako, da:

razumejo in analizirajo zakonitosti električnih tokokrogov, spoznajo simbole elektronskih elementov,

spoznajo delovanje in lastnosti elementov in sklopov,

uporabljajo strokovno literaturo in podatke iz katalogov,

uporabijo računalniške programe za simulacijo delovanja in preverjanje teoretičnih modelov.

3. Dijaki razvijajo vrednote, ki so značilne za tehnično/naravoslovno področje:

sistematičnost,

doslednost,

preglednost in natančnost,

ustvarjalnost,

logično sklepanje in mišljenje.

4. Dijaki razvijajo skrb za varnost pri delu in ohranjanje okolja, pri tem pa spoznajo, da:

so tehnične naprave človeku v pomoč, a so lahko tudi nevarne,

za vse naprave veljajo predpisi in standardi, ki zagotavljajo varno delovanje/rabo,

morajo upoštevati predpise za varno delo z električnimi napravami,

so nekateri materiali, ki jih uporabljajo pri delu, povezanem z elektrotehniko, za okolje škodljivi (kisline).

5. Pri dijakih vzbuja zavest, da:

so znanstvene teorije nastale kot plod strokovnega dela posameznikov in skupin,

sta študij in uporaba elektronskih znanj pod družbenim, ekonomskim in tudi kulturnim in etičnim vplivom oziroma sta podvržena omejitvam,

za znanje in znanost ni omejitve; znanja so enopomenska, če jih uporabljamo dosledno in pravilno.

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

Učne vsebine so razdeljene v dve tematski področji; za vsako je predviden obseg 105 ur.

1. del: Analogna vezja (105 ur)

1. Pasivni elementi

2. Polprevodniki in ojačevalniki

3. Operacijski ojačevalnik

4. Frekvenčne lastnosti ojačevalnikov

5. Oscilatorji in PLL

2. del: Digitalna vezja (105 ur)

1. Številski sistem in kodiranje

2. Logična vrata in Booleova algebra

3. Kombinacijska vezja

4. Sekvenčna vezja

5. AD- in DA-pretvorniki

6. Pomnilniki

7. Uvod v mikroprocesorje in mikrokontrolerje

Širši cilji 1. dela

V tem delu se dijaki seznanijo z izvedbo in lastnostmi pasivnih in aktivnih elektronskih elementov. Spoznajo simbole in grafično predstavitev vezij in rezultatov analize. Prepoznajo tipe vezij in jih ločijo med seboj. Pri analizi vezij spoznajo matematično-fizikalno naravnanost obravnave vezij in reševanja problemov. Spoznajo tehnično-matematično eksaktnost sestave in analize vezja, tako da vsaka sprememba elementa povzroči spremembo delovanja celote. Spoznajo delovanje usmernikov, ojačevalnikov, oscilatorjev, seznanijo se s pojmi, izračuni in podajanjem rezultatov v obliki tabel, enačb in grafov. Predmet je predvsem usmerjen v analizo delovanja vezij in pomen topologije vezja. Spoznajo tudi uporabnost vezij pri sestavljanju elektronskih naprav.

1. Pasivni elementi

Upori, kondenzatorji, tuljave, izvedbe in simboli, upornost/impedanca, UI-karakteristika.

Dijaki:

vedo, da imamo različne izvedbe uporov (PTK, NTK, fotoupor ...) in znajo narisati UI-karakteristike uporov,

poznajo simbole pasivnih elementov,

poznajo osnovne izvedbe tuljav in kondenzatorjev ter značilne vrednosti,

znajo zapisati kompleksno enačbo za impedanco,

vedo, da se impedanca nanaša na sinusni (vzbujevalni) signal.

1.1 Upornost in upori
Upornost, Ohmov zakon, temperaturni koeficient, UI-karakteristika, vrste.

Dijaki:

poznajo izvedbo in delovanje uporov: PTK, NTK, VDR, fotoupor,

poznajo osnovne izvedbe uporov glede na fizikalne lastnosti in fizične dimenzije (žični, metalplastni, plastni, potenciometri, hibridni ...),

znajo narisati karakteristike uporov,

znajo uporabiti Ohmov zakon,

vedo, da se na uporih porablja moč, ki jih segreva, zato so ustreznih dimenzij,

poznajo vpliv temperature in temperaturnega koeficienta.

1.2 Kapacitivnost in kondenzator
Kapacitivnost, tok in napetost na kondenzatorju, impedanca kondenzatorja, kazalci in kompleksni račun, izvedbe.

Dijaki:

poznajo simbol, znajo označiti tok in napetost na kondenzatorju,

poznajo izvedbe kondenzatorjev in značilne vrednosti,

vedo, kako se kondenzator obnaša v enosmernem in izmeničnem tokokrogu,

znajo zapisati kompleksno enačbo za impedanco,

znajo narisati frekvenčno karakteristiko impedance kondenzatorja.

1.3 Induktivnost in tuljava
Induktivnost, tok in napetost na tuljavi, impedanca tuljave, kazalci in kompleksni račun, izvedbe

Dijaki:

poznajo simbol, znajo označiti tok in napetost na tuljavi,

poznajo izvedbe tuljav in dušilk ter značilne vrednosti,

vedo, kako se tuljava obnaša v enosmernem in izmeničnem tokokrogu,

znajo zapisati kompleksno enačbo za impedanco,

znajo narisati frekvenčno karakteristiko impedance tuljave.

2. Polprevodniki

Polprevodniki, diode, karakteristike, usmerniki, glajenje napetosti, časovni potek, tranzistorji, karakteristike, nadomestno vezje, delovna točka, delovna premica, orientacija, ojačevalnik, ojačenje, vhodna/izhodna upornost, preklopno vezje.

Dijaki:

poznajo električne lastnosti polprevodnih materialov,

vedo kako nastane P- in N-tip,

razumejo delovanje PN-spoja,

poznajo UI-karakteristiko diode,

znajo narisati in analizirati polvalni in polnovalni usmernik (oblika signalov, srednja vrednost, brum),

poznajo izvedbe in osnovni princip delovanja bipolarnih in unipolarnih tranzistorjev,

poznajo statične tranzistorske karakteristike (I_C/U_CE, I_C/U_BE),

znajo prikazati ojačenje tranzistorja v teh karakteristikah,

ločijo dvopole in četveropole,

poznajo nadomestno vezje (model) tranzistorja NF,

znajo izračunati delovno točko in narisati delovno premico,

poznajo vezje in delovanje enostopenjskega ojačevalnika,

ločijo linearno in preklopno delovanje tranzistorja.

2.1 Polprevodniki, P-tip, N-tip
Polprevodniki, dopiranje, P-tip, N-tip.

Dijaki:

vedo, katere snovi so polprevodniki,

vedo, kaj so elektroni in vrzeli,

vedo, kako nastaneta P- in N-tip,

razumejo delovanje PN-spoja.

2.2 Diode, usmerniki, glajenje napetosti
Diode, UI-karakteristika, usmerniki, glajenje napetosti, brum.

Dijaki:

znajo narisati UI-karakteristiko diode,

razumejo delovanje usmernika, znajo narisati polvalni in polnovalni usmernik,

poznajo obliko signalov pri polvalnem in polnovalnem usmerniku (vhodni in izhodni signal, srednja vrednost, brum),

znajo narisati obliko signala, če uporabimo kondenzator za glajenje napetosti.

2.3 Tranzistorji
Tranzistorji, karakteristike, krmiljenje, dvopol/četveropol, nadomestno vezje, delovna točka, delovna premica.

Dijaki:

poznajo izvedbe in osnovni princip delovanja bipolarnih in unipolarnih tranzistorjev,

razumejo delovanje in razlike pri delovanju PNP- in NPN-tranzistorja,

poznajo pravilo za priključitev tranzistorja v poljubno orientacijo,

poznajo tranzistorske karakteristike (I_C/U_CE, I_C/U_BE),

ločijo delovanje dvopola in četveropola,

vedo, da delovanje četveropola opišemo s parametri,

poznajo NF-nadomestno vezje (model) tranzistorja,

vedo, kaj je delovna točka,

znajo narisati delovno premico,

poznajo delovanje tranzistorja pri majhnih krmilnih signalih.

2.4 Ojačevalniki
Ojačevalnik, referenčna točka (masa), orientacija (OSE), prednapetosti, ojačenje, vhodna/izhodna upornost.

Dijaki:

poznajo vezje enostopenjskega ojačevalnika,

poznajo pomen (enosmerne) prednapetosti in mirovnega toka,

razumejo pomen mase (skupne točke) pri analizi in delovanju vezja,

znajo razložiti delovanje enostopenjskega ojačevalnika (OSE),

znajo konstruirati enostopenjski ojačevalnik,

poznajo izračun ojačenja ojačevalnika (A_u, A_i, A_p),

ojačenje znajo izraziti v decibelih (dB),

vedo, kaj sta vhodna in izhodna upornost ojačevalnika,

poznajo amplitudne omejitve ojačevalnikov,

poznajo ojačenje večstopenjskih ojačevalnikov.

2.5 Preklopno vezje s tranzistorjem
Nasičenje, izkrmiljenje.

Dijaki:

poznajo napetost nasičenja,

ločijo linearno in preklopno delovanje,

vedo, kaj je negator,

znajo narisati vhodni in izhodni signal negatorja.

3. Operacijski ojačevalnik

Operacijski ojačevalnik, ojačenje.

Dijaki:

poznajo simbol in priključke operacijskega ojačevalnika,

poznajo osnovne značilnosti operacijskega ojačevalnika,

razumejo pomen pozitivne in negativne povratne vezave,

zanjo izračunati ojačenje invertirajočega in neinvertirajočega ojačevalnika.

4. Frekvenčne lastnosti ojačevalnikov

Kompleksna enačba, mejna frekvenca, frekvenčna karakteristika.

Dijaki:

znajo narisati frekvenčni potek ojačenja (in faze),

poznajo pojem (definicijo) mejne frekvence.

5. Oscilatorji in PLL

Povratna vezava (pozitivna in negativna), oscilator, oblika signala, frekvenca, napetostno kontrolirani oscilator (VCO), fazni detektor, NF-filter, fazno sklenjena zanka (PLL).

Dijaki:

razumejo pomen pozitivne povratne vezave,

vedo, kateri elementi vplivajo na frekvenco signala,

poznajo sestavo oscilatorja (z Wienovim mostičkom ...),

poznajo princip delovanja napetostno kontroliranega oscilatorja (z varycapom),

poznajo zgradbo in delovanje fazno sklenjene zanke,

poznajo značilne uporabe fazno sklenjene zanke.

Širši cilji 2. dela

Dijaki se seznanijo z digitalno tehniko in zakonitostmi, ki veljajo v digitalnih vezjih. Snov je predstavljena po načelu postopnosti, tako da dijaki najprej spoznajo osnove, se seznanijo z logičnimi operacijami, Booleovo algebro, poenostavljanjem logičnih funkcij, analizo oziroma sintezo posameznih kombinacijskih vezij in nato še z analizo oziroma sintezo sekvenčnih vezij. Spoznajo delovanje DA- in AD-pretvornikov, ki so vmesniki med analognimi in digitalnimi vezji in signali. Snov se konča s poglavjem o polprevodniških pomnilnikih in preprostem modelu mikroprocesorja in mikroračunalnika. Spoznavanje in usvajanje učnih vsebin s področja digitalne tehnike je podprto (po možnosti) z multimedijskim izvajanjem učnih vsebin in prikazovanjem funkcionalnega delovanja posameznih digitalnih vezij s pomočjo ustrezne programske podpore.

1. Številski sistemi in kodiranje

Binarni, oktalni, decimalni, heksadecimalni številski sistem, pretvorbe med različnimi številskimi sistemi, komplement števila, koda BCD, Grayeva koda, alfanumerične kode (ASCII), kontrola parnosti pri prenosu podatkov.

Dijaki:

znajo zapisati poljubno število v dvojiškem, osmiškem in šestnajstiškem številskem zapisu,

poznajo dvojiški komplement in predznačena števila,

znajo izračunati vsoto in razliko dveh binarnih števil,

poznajo Grayeve kode, kode BCD in pomen in zgradbo kode ASCII,

razumejo kontrolo parnosti pri prenosu podatkov.

2. Logična vrata in Booleova algebra

Logični nivoji, stanja in spremenljivke, pravilnostna tabela, logične operacije, logična vrata, postulati in teoremi Booleove algebre, uporabnost logičnih vrat (NAND in NOR), vrata XOR, XNOR, osnovne značilnosti digitalnih vezij, IEC, ANSI, DIN standardni logični simboli, poenostavljanje logičnih funkcij.

Dijaki:

poznajo pomen logičnih nivojev (napetosti) za delovanje logičnih vezij,

poznajo pojem pravilnostne tabele,

za osnovne logične funkcije znajo napisati enačbe (OR, AND, NOT, NAND, NOR),

znajo napisati pravilnostne tabele za prej navedene logične funkcije,

poznajo delovanje XOR in XNOR vrat, zapis le-teh in pravilnostne tabele,

vedo, da z vrati NOR ali NAND lahko realiziramo poljubno logično funkcijo,

poznajo simbole logičnih vrat,

poznajo osnovne tehnološke značilnosti logičnih vrat TTL in CMOS,

znajo poenostaviti logično funkcijo (z uporabo postulatov in teoremov Booleove algebre),

znajo poenostaviti logično funkcijo z uporabo grafične metode.

2.1 Logični nivoji, stanja, spremenljivke
Logični nivoji, stanja, spremenljivke, funkcija, pravilnostna tabela.

Dijaki:

poznajo pojem logične spremenljivke,

vedo, da logične spremenljivke povezujemo z logičnimi operatorji (konjunkcija, disjunkcija, negacija),

vedo, da logična vezja delujejo le z logičnimi stanji,

vedo, da logične spremenljivke povezujemo v logične enačbe in prikažemo s pravilnostno tabelo,

poznajo osnovne logične nivoje za logična vezja TTL in CMOS.

2.2 Logične operacije in logična vrata
OR, AND, NOT operacije, vrata NOR in NAND, univerzalnost vrat, vrata XOR in XNOR, osnovne značilnosti digitalnih vezij, standardni logični simboli (IEC).

Dijaki:

poznajo operacije ALI, IN in NE,

znajo zapisati operacije ALI, IN in NE in zanje napisati pravilnostne tabele,

znajo zapisati operaciji NOR in NAND in zanju napisati pravilnostni tabeli,

znajo uporabiti vrata NOR in NAND za realizacijo poljubne logične funkcije,

znajo zapisati operaciji XOR in XNOR in zanju napisati pravilnostni tabeli,

poznajo simbole za logična vezja,

poznajo osnovne podatke za logična vezja TTL in CMOS,

znajo poiskati tehnične podatke v katalogu logičnih vezij,

znajo uporabiti programsko podporo za prikaz delovanja preprostejših digitalnih logičnih vezij.

2.3 Postulati in teoremi Booleove algebre
Postulati in teoremi Booleove algebre, DeMorganova teorema.

Dijaki:

poznajo postulate Booleove algebre in znajo dokazati nekaj teoremov Booleove algebre,

razumejo pomen obeh DeMorganovih teoremov,

poznajo način in pomen poenostavljanja logičnih funkcij.

3. Kombinacijska vezja

Binarni seštevalnik, koderji, dekoderji, multiplekserji, demultiplekserji, primerjalniki, analiza in sinteza kombinacijskega vezja.

Dijaki:

sestavijo pravilnostno tabelo za binarni seštevalnik in izpeljejo ustrezne enačbe,

poznajo izvedbo koderja in dekoderja,

za koder in dekoder znajo zapisati logično funkcijo in pravilnostno tabelo, znajo narisati simbole, znajo konstruirati večje dekoderje iz manjših,

poznajo pomen in princip delovanja multiplekserja in demultiplekserja,

znajo konstruirati večji multiplekser iz manjših, znajo realizirati osnovna logična vrata oziroma poljubno logično funkcijo s pomočjo multiplekserjev,

vedo, kaj je primerjalnik logične vrednosti,

znajo analizirati kombinacijsko vezje s simulacijskim programom (ob primeru),

poznajo postopke pri sintezi kombinacijskega vezja (ob primeru),

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo kombinacijskega vezja.

3.1 Seštevalniki
Binarni seštevalnik.

Dijaki:

poznajo binarni seštevalnik,

znajo konstruirati binarni seštevalnik,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

3.2 Koderji in dekoderji
Koder, kodiranje, dekoder, dekodiranje.

Dijaki:

poznajo uporabo koderja in dekoderja,

znajo sestaviti pravilnostni tabeli koderja in dekoderja,

uporabijo logična vrata za realizacijo kodirnega (dekodirnega) vezja,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

3.3 Multiplekserji, demultiplekserji in primerjalniki
Multiplekserji, demultiplekserji, primerjalniki.

Dijaki:

poznajo princip delovanja multiplekserjev, demultiplekserjev in primerjalnikov,

znajo sestaviti pravilnostne tabele zanje,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

3.4 Analiza in sinteza kombinacijskega vezja
Pravilnostna tabela, logična enačba, logična vezja (operatorji).

Dijaki:

znajo uporabiti in povezovati pravilnostne tabele in logične enačbe,

znajo sestaviti pravilnostno tabelo in logično enačbo za dano preprosto kombinacijsko vezje,

na osnovi pravilnostne tabele znajo sestaviti preprosto kombinacijsko vezje,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo kombinacijskega vezja.

4. Sekvenčna vezja

Sinhrona/asinhrona vezja, flip-flopi, karakteristične tabele, vzbujalne tabele, časovni diagrami, registri, pomikalni registri, asinhroni števci, sinhroni števci, analiza in sinteza vezja.

Dijaki:

razlikujejo asinhrono in sinhrono delovanje,

poznajo zgradbo in delovanje flip-flopov (RS, JK, D, T), karakteristčne tabele, znajo izpeljati enačbe in vzbujalne tabele,

poznajo princip shranjevanja digitalnega signala in delovanje pomikalnega registra,

razumejo delovanje števca,

znajo realizirati števec na osnovi zelenega zaporedja izhodnih signalov,

poznajo pomen zakasnitve signala pri prehodu skozi logično vezje,

znajo uporabiti katalog za izbiro ustreznega števca/registra,

znajo analizirati delovanje sekvenčnega vezja,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo sekvenčnega vezja.

4.1 Flip-flopi
Karakteristične tabele, enačbe in ekscitacijske tabele, master/slave flip-flop, sinhronizacija flip-flopa, pretvorbe flip-flopa.

Dijaki:

poznajo logično zgradbo in delovanje osnovnih flip-flopov (RS, JK, T, D),

znajo narisati časovne diagrame za navedene flip-flope,

poznajo sinhrone in asinhrone vhode pri flip-flopih in prozenje,

poznajo princip master-slave (MS-FF) flip-flopov,

znajo brati in razumejo podatkovni list s področja flip-flopov,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

4.2 Registri
Registri, shranjevanje podatkov, pomikalni registri, prenos podatkov, izhodi TS, serijski prenos podatkov.

Dijaki:

poznajo princip shranjevanja in prenos podatkov,

usvojijo pojem registra,

razlikujejo sinhroni in asinhroni prenos,

poznajo paralelni, serijski prenos,

razumejo delovanje pomikalnega registra,

poznajo pojem izhodov TS,

znajo brati in razumeti podatkovni list s področja registrov,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

4.3 Števci in frekvenčni delilniki
Asinhroni števci, sinhroni števci, projektiranje števca, primer registra/števca iz podatkovne knjige (TTL, CMOS), vezje Schmitt-trigger, monostabilni multivibrator.

Dijaki:

poznajo asinhroni binarni števec (naprej/nazaj),

poznajo asinhroni števec BCD (naprej/nazaj),

znajo konstruirati enostaven sinhroni števec,

poznajo pojem frekvenčnega delilnika (asinhroni, sinhroni),

znajo brati in razumeti podatkovni list s področja števcev,

znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo.

5. DA- in AD-pretvorniki

DA-pretvornik, AD-pretvornik, kvantizacija, koda, število bitov, kvantizacijska napaka, primerjalnik napetosti, referenca.

Dijaki:

poznajo temeljne principe delovanja AD- in DA-pretvornikov,

vedo, da na natančnost pretvorbe vpliva referenčna vrednost in število bitov, s katerim zapišemo vrednost analognega signala,

znajo izračunati kvantizacijsko napako.

5.1 DA-pretvornik
DA-pretvornik, lestvično vezje, uteznostni upori, digitalna koda.

Dijaki:

vedo, kako digitalno kodo pretvorimo v analogni signal,

poznajo pomen referenčne vrednosti pri DA-pretvorniku.

5.2 AD-pretvornik
AD-pretvornik, metoda zaporednih približkov, metoda dvojnega integriranja, FLASH pretvorba, referenčno območje, koda, kvant, kvantizacijska napaka.

Dijaki:

poznajo postopek pretvorbe (enosmernega) signala v digitalno kodo,

poznajo pojem referenčnega območja in velikost enega kvanta,

vedo, da je napaka pri kvantizaciji enaka ± 1/2 kvanta,

vedo, da je število kvantov odvisno od števila bitov, s katerim zapišemo analogno vrednost,

znajo opisati principe delovanja AD-pretvornikov s poudarkom na hitrosti pretvorbe in (možne) uporabe

6. Pomnilniki

Notranji pomnilniki, zunanji pomnilniki, pomnilniška terminologija, povezava pomnilnik CPE, ROM, vrste, arhitektura, časovni diagrami, flash pomnilnik, RAM, SRAM, DRAM.

Dijaki:

znajo razdeliti pomnilnike in poznajo osnovno terminologijo, povezano s pomnilniki,

razumejo uporabnost pomnilnika ob primeru povezave pomnilnik CPE,

poznajo ROM, ustrezen časovni diagram, vrste (PROM, EPROM, EEPROM, FLASH),

poznajo polprevodniške pomnilnike tipa RAM, vrste (SRAM, DRAM).

7. Uvod v mikroprocesorje in mikrokontrolerje

Digitalni računalnik, osnovna organizacija računalnika, osnovni elementi mikroračunalnika, strojni jezik, osnove, inštrukcije, preprost program v strojnem jeziku.

Dijaki:

spoznajo, kaj je to digitalni računalnik,

spoznajo osnovne pojme, kot sta npr.mikroprocesor, mikrokontroler ipd.,

poznajo osnovno organizacijo računalnika,

poznajo osnovne elemente mikroračunalnika,

spoznajo pojem dolžine besede (word size) in vrste teh besed,

razumejo izvajanje preprostega programa, napisanega v strojnem jeziku.

2 Standardi znanj

Dijaki:

		poznajo simbole elektronskih elementov, poznajo različne izvedbe in karakteristike uporov, tuljav in kondenzatorjev, poznajo pojem impedance,
		poznajo karakteristiko diode, znajo narisati in analizirati polvalni in polnovalni usmernik, poznajo izvedbe in delovanje bipolarnih in unipolarnih tranzistorjev, poznajo statične tranzistorske karakteristike, ločijo delovanje in analizo dvopolov in četveropolov, znajo izračunati delovno točko in narisati delovno premico, poznajo vezje in delovanje enostopenjskega ojačevalnika, ločijo linearno in preklopno delovanje tranzistorja, poznajo simbol in osnovne značilnosti operacijskega ojačevalnika,
	razumejo pomen pozitivne in negativne povratne vezave, zanjo izračunati ojačenje invertirajočega in neinvertirajočega ojačevalnika, vedo, kaj je frekvenčna karakteristika,
		znajo narisati frekvenčni potek ojačenja (in faze), poznajo pojem (definicijo) mejne frekvence,
	poznajo sestavo in delovanje oscilatorjev, poznajo zgradbo in delovanje fazno sklenjene zanke,
	znajo računati z binarnimi števili in poznajo dvojiške kode,
	razumejo pomen logičnih nivojev (napetosti) za delovanje logičnih vezij, poznajo pravilnostne tabele, za osnovne logične funkcije znajo napisati enačbe (OR, AND, NOT, NAND, NOR), vedo, da z vrati NOR ali NAND lahko realiziramo poljubno logično funkcijo, poznajo simbole logičnih vrat, poznajo osnovne tehnološke značilnosti logičnih vrat TTL in CMOS, poznajo poenostavljanje logičnih funkcij,
		znajo sestaviti pravilnostno tabelo za binarni seštevalnik, koder in dekoder, poznajo delovanje seštevalnika, koderja in dekoderja, poznajo pomen in princip delovanja multiplekserja in demultiplekserja, vedo, kaj je primerjalnik logične vrednosti, znajo analizirati kombinacijsko vezje s simulacijskim programom (na primeru), poznajo postopke pri sintezi kombinacijskega vezja (na primeru), znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo kombinacijskega vezja,
		razlikujejo asinhrono in sinhrono delovanje, poznajo zgradbo in delovanje flip-flopov (RS, JK, D, T), karakteristčne tabele, znajo izpeljati enačbe in vzbujalne tabele, poznajo princip shranjevanja digitalnega signala in delovanje pomikalnega registra, razumejo delovanje števca, znajo realizirati števec na osnovi zelenega zaporedja izhodnih signalov, poznajo pomen zakasnitve signala pri prehodu skozi logično vezje, znajo uporabiti katalog za izbiro ustreznega števca/registra, znajo analizirati delovanje sekvenčnega vezja, znajo uporabiti programsko podporo za analizo in sintezo sekvenčnega vezja,
		poznajo temeljne principe delovanja AD- in DA-pretvornikov, njihove lastnosti in uporabo,
		poznajo vrste pomnilnikov in poznajo osnovno terminologijo, povezano s pomnilniki, razumejo uporabnost pomnilnikov v računalniku,
		poznajo osnovne pojme kot npr.: mikroprocesor, mikrokontroler ipd., poznajo osnovno organizacijo in elemente mikroračunalnika, razumejo izvajanje preprostega programa, napisanega v strojnem jeziku.

III. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA IN MEDPREDMETNE POVEZAVE

Specialnodidaktična priporočila se nanašajo na pristope, ki naj pripomorejo k uresničitvi učnega načrta za predmet.

Za izhodišče vseh ciljev je treba upoštevati splošna navodila za predmete v gimnaziji:

Z vsebinami, metodami dela in zahtevami je dijake treba navajati na miselne postopke in način razmišljanja, ki je potreben pri tem predmetu, in spodbuditi ustvarjalno razmišljanje.

Pristop je širok, daje le temeljna znanja in vpogled v problematiko; pri predmetu dijaki spoznavajo tehniški pristop, cilj ni aplikativno znanje.

Tako zasnovo lahko upoštevamo v veliki meri predvsem zato, ker ta predmet nima zaključnega izpita, njegova temeljna naloga pa je:

da SEZNANI dijake s strokovnim področjem elektronike,

da dijake PRITEGNE, ne pa odbije zaradi PREZAHTEVNOSTI ...

Predmet NI podlaga za študij!

Zahteve niso enake kot na tehniški šoli!

POMEMBNO JE, DA UPOŠTEVAMO TUDI POBUDE IN ŽELJE DIJAKOV!

KAKO TO DOSEČI?

Predvsem z lahkotnostjo in primernim načinom pri pouku. Tako je nujno vnesti demonstracije, poskuse in vzorce, ki pritegnejo pozornost. Pri tem je zlasti pomembna dejavnost dijakov.

Dosežemo jo z vajami, domačimi nalogami, drobnimi vprašanji med poukom, s primernimi odnosi v razredu (sproščeno ozračje).

Spodbujati jih je treba, da zastavljajo vprašanja sproti ali pri naslednji uri.

Spodbujati jih je treba in jim pomagati, da se sami lotijo dela (izdelki, snov ...).

Za bolj motivirane bi lahko uporabili seminarske naloge (proste in vodene), ki bi nadomestile oceno za določen del snovi.

Pri vajah je treba preverjati, ali res vsi delajo sami, dovoljeno je sodelovanje med seboj, najhitrejše pri reševanju je treba nagraditi.

Domače naloge je treba pregledovati, nagrade za uspešne ...

MOTIVACIJA se mnogokrat poveča, če je dijak USPEŠEN. Uspešnost lahko zagotovimo z različnimi pristopi, predvsem pa z individualnim pristopom in smiselnim preverjanjem in ocenjevanjem znanja. Na motivacijo lahko vplivamo tudi z natančno določenim okvirom znanja, ki ga lahko uporabijo pri laboratorijskih vajah ali seminarskih nalogah.

Izvajanje pouka

Za ta predmet je najprimernejši frontalni pouk, saj snov ni primerna za to, da bi jo obravnavali dijaki sami. Seveda pa je treba vsakemu sklopu dodati vaje, poskuse ali demonstracije, ki podkrepijo razumevanje in vpogled v snov.

Zelo primerno je, da izpeljave potekajo počasi s sprotno razlago. Dijake je treba motivirati, da sproti zastavljajo vprašanja (tudi z nagradami za dobra vprašanja).

Pri vajah je primerno, da nalogo rešujejo sami v klopi, pri tem so dovoljeni vprašanja in sodelovanje dijakov med seboj. Tak pristop naj bi trajal do 1/3 ure (časa).

Sistematika: pri obravnavi je zelo pomembna sistematika, tako da snov raste. S tako zasnovo je zagotovljena tudi ekonomičnost, če sproti preverjamo pridobljeno znanje. V samem učnem načrtu sta ti dve prvini upoštevani v največji meri.

Korelacije: pri pouku je treba navesti tudi bistvene probleme in metode za reševanje. Pri tem je treba dijake naučiti, da probleme odkrivajo sami ... Pri reševanju problemov je treba opozoriti na sorodnost z drugimi predmeti (če obstaja).

Pri posameznih poglavjih (usmerniki, ojačevalniki, oscilatorji ...) lahko pojasnimo uporabo vezij pri gradnitvi naprav (oddajniki, sprejemniki ...) in delovanje le-teh. S takim načinom postane obravnavana snov smiselna in pritegne dijake. Pomembno je tudi, da vzporedno s tem predmetom izvajamo vaje z merjenjem sklopov v laboratoriju.

Višji cilji

Kurikularna prenova je usmerjena predvsem v oblikovanje načina razmišljanja in pogleda na snov. Pri tem naj bi dosegli tako stopnjo, da bi dijaki probleme tudi zaznavali in jih znali umestiti v svojem (spoznavnem) svetu. V bistvu gre za pristop, ki dijake navaja na sistematično razmišljanje. Take cilje je možno doseči z uvajanjem problemskega pouka. Za tak način dela pa je potrebno predvsem dodatno usposabljanje učiteljev.

Ob tem je treba precejšni del časa vendarle uporabiti za pridobivanje temeljnih znanj in poznavanja vrste dejstev.

Učitelj

Zasnova predmeta omogoča vsaki šoli, da za poučevanje izbere učitelja z ustreznim znanjem. Priporočamo pa, da bi za ta predmet v čim krajšem času pripravili ustrezno literaturo, saj pripomore k uspešnosti ...

Učitelj deluje predvsem motivacijsko. To doseže s primernimi odnosi v razredu, z individualnim pristopom in "prigovarjanjem".

Dijakov ne "zasipa" s snovjo, zato sta potrebni ustrezna priprava (tudi gradivo za dijake!), racionalizacija, in če je potrebno, tudi redukcija. Pri tem poskuša doseči bistvene (predpisane) cilje. S primerno izbranimi nalogami pri preverjanju zagotovi "uspešnost" ...

Preverjanje znanja je usmerjeno predvsem v ugotavljanje doseženih ciljev. Tako se sproti preverjajo cilji tekoče snovi, ob koncu pa tudi širši cilji (pregledno).

Treba je upoštevati, da je večina snovi na namenjena poznavanju in deloma analizi. Sinteza pa je le kot uporaba enačb ali že znanih rešitev.

Predlog za porabo časa za posamezno snov:

1. del

2. del

Pasivni elementi 20 ur

Polprevodniki 55 ur

Operacijski ojačevalnik 10 ur

Frekvenčne lastnosti ojačevalnikov 10 ur

Oscilatorji in PLL 10 ur

Številski sistem in kodiranje 5 ur

Logična vrata in Booleova algebra 10 ur

Kombinacijska vezja 25 ur

Sekvenčna vezja 30 ur

AD- in DA-pretvorba 10 ur

Pomnilniki 10 ur

Uvod v mikroprocesorje in mikrokontrolerje 15 ur

MEDPREDMETNE POVEZAVE

Predmet delno sloni na (maturitetnem) predmetu elektrotehnika. Kot pri predmetu ELE je tudi pri predmetu elektronika poglaviten matematično-analitični pristop. Bistveno za kakovostno razumevanje elektronskih vezij je poznavanje pravil in zakonitosti, ki veljajo v vseh vezjih. Tako dijaki spoznajo uporabo pravil in zakonitosti pri analizi poljubnih vezij. Ker se predmet ELK začne v 3. letniku, imajo dijaki ustrezno predznanje. Zaradi sorodnosti s predmetom ELE se izboljša tudi razumevanje obeh predmetov. Za dijake je pomembno, da poznajo trigonometrične funkcije (sin, cos ...) in kompleksna števila, to pa je snov 2. letnika matematike. Zaradi narave predmeta pa se metode dela pokrivajo z metodami fizike. Za sam predmet je pomembno, da so laboratorijske vaje časovno usklajene, zato je smiselno, da učitelj, ki poučuje ELK, vodi tudi laboratorijske vaje. Časovno usklajenost je treba zagotoviti z internimi časovnimi plani in danim okvirom vaj (in časa).

Poglavja imajo tele medpredmetne povezave:

1. Pasivni elementi	ELE, FIZ, MAT
1.1 Upornost in upori	ELE, FIZ, MAT
1.2 Kapacitivnost in kondenzator	ELE, FIZ
1.3 Induktivnost in tuljava	ELE, FIZ
2. Polprevodniki	FIZ, KEM, ELE
2.1 Polprevodniki, P-tip, N-tip	FIZ, KEM, ELE
2.2 Diode, usmerniki, glajenje napetosti	ELE, MAT
2.3 Tranzistorji	ELE
2.4 Ojačevalniki	ELE, MAT
2.5 Preklopno vezje s tranzistorjem	ELE
4. Frekvenčne lastnosti ojačevalnikov	ELE, MAT
5. Oscilatorji in PLL	ELE, MAT
1. Številski sistemi in kodiranje	MAT
2. Logična vrata in Booleova algebra	MAT
2.3 Postulati in teoremi Booleove algebre	MAT
5. DA- in AD-pretvorniki	ELE, MAT

IV. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

Vsaj enkrat v ocenjevalnem obdobju je potrebno temeljito preverjanje, to pa dosežemo le s pisnim preverjanjem. Prav tako pa je zelo priporočljivo ustno preverjanje in ocenjevanje znanja, ki se uporabi tudi za utrjevanje in ponavljanje. Učitelj tako sproti preverja doseganje učnih učinkov.

Pri pisnem preverjanju je smiselno zastaviti računske naloge, pri ustnem pa naj dijaki pokažejo predvsem, da snov razumejo.