Analog Elektronik(ING229-A)
| Ders Kodu | Dersin Adı | Yarıyıl | Teori | Uygulama | Lab | Kredisi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ING229-A | Analog Elektronik | 3 | 2 | 2 | 2 | 4 | 7 |
| Ön Koşul | |
| Derse Kabul Koşulları |
| Dersin Dili | Fransızca |
| Türü | Zorunlu |
| Dersin Düzeyi | Lisans |
| Dersi Veren(ler) | Erden TUĞCU etugcu@gsu.edu.tr (Email) |
| Dersin Yardımcıları | Timoteos Onur ÖZÇELİK tozcelik@gsu.edu.tr (Email) |
| Dersin Amacı | Bu dersin temel amacı, öğrencilere temel devre teorisinden yola çıkarak yarı iletken cihazların fiziğine ve modern analog elektronik sistemlerin tasarımına uzanan kapsamlı bir mühendislik vizyonu kazandırmaktır. Pasif elemanlardan (direnç, kondansatör, bobin) oluşan devrelerin zaman ve frekans ortamındaki (geçici rejimler, sinüzoidal analiz, filtreler) davranışlarının analiziyle başlayan ders; diyot, transistör ve işlemsel yükselteç (Op-Amp) gibi aktif yarı iletken elemanların çalışma prensiplerinin derinlemesine kavratılmasını hedefler. Öğrencilerin, gerçek dünyadaki sürekli (analog) sinyalleri işlemek üzere doğrultucu, yükselteç, aktif/pasif filtre ve regülatör devrelerini matematiksel bir yaklaşımla modelleme, analiz etme ve tasarlama yetkinliğine ulaşmaları amaçlanmaktadır. |
| İçerik |
1. Hatırlatma: Elektrik Devreleri: Doğru Akım Devreleri • Akım şiddeti, akım yoğunluğu ve direnç (Ohm Yasası) • Elektromotor kuvvet (emk) ve gerilim • Kirchhoff Yasaları (Düğüm ve Çevre kuralları) • Thevenin ve Norton teoremleri 2. Geçici Rejimler • Birinci ve ikinci dereceden devreler (RC, RL ve RLC) • Şarj/deşarj eğrileri ve zaman sabiti kavramı • Devrelerin basamak ve darbe yanıtları 3. Alternatif Akım ve Sinüzoidal Rejim • Kompleks sayılar ve fazör (faz gösterimi) kavramı • Empedans ve admitans • Alternatif akımda güç (Aktif, reaktif, görünür güç ve güç faktörü) • RLC devrelerinde seri ve paralel rezonans 4. Frekans Yanıtı ve Filtreler (Filtres) • Transfer fonksiyonu kavramı • Bode diyagramları (Genlik ve Faz eğrilerinin çizimi ve okunması) • Pasif filtre topolojileri: Alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren ve bant durduran filtreler • Kesim frekansı ve bant genişliği hesaplamaları 5. Yarı İletken Fiziğinin Temelleri İletken, yalıtkan ve yarı iletkenlerin enerji bant yapıları • Saf (yarı iletkenler ve elektron-delik kavramı • P ve N tipi katkılama • P-N eklemi (Jonksiyonu) ve fakirleşmiş bölge oluşumu 6. Diyotlar ve Uygulamaları • İdeal ve gerçek diyot karakteristikleri (Akım-Gerilim, I-V eğrisi) • Doğrultucu (Redresör) devreleri: Yarım dalga ve tam dalga (köprü) doğrultucular • Filtre kondansatörü ile dalgalanma (ripple) geriliminin azaltılması • Zener diyotlar ve voltaj regülasyonu • Kırpıcı, kenetleyici devreler ve LED'ler 7. Transistörler Bipolar Jonksiyon Transistörleri (BJT): NPN ve PNP yapıları • BJT çalışma bölgeleri (Kesim, Doyum, Aktif bölge) • BJT kutuplama devreleri ve DC yük çizgisi • Anahtar ve Yükselteç olarak transistör mantığı • Alan Etkili Transistörlere (FET/MOSFET) giriş 8. İşlemsel Yükselteçler • İdeal Op-Amp özellikleri ve eşdeğer devresi • Negatif geri besleme prensibi ve sanal kısa devre • Temel Op-Amp konfigürasyonları: Eviren ve evirmeyen yükselteçler • Toplayıcı, fark alıcı ve gerilim izleyici devreler • İntegral ve türev alıcı devreler (Matematiksel işlemlerin elektronik karşılığı) |
| Dersin Öğrenme Çıktıları |
• 1: RLC devrelerinin geçici rejim (zaman ortamı) ve sinüzoidal rejim (frekans ortamı) davranışlarını matematiksel olarak analiz edebilme. • 2: Pasif filtre topolojilerinin transfer fonksiyonlarını çıkarabilme ve Bode diyagramlarını çizerek sistemlerin frekans yanıtlarını yorumlayabilme. • 3: İletken, yalıtkan ve yarı iletkenlerin enerji bant yapılarını karşılaştırarak P-N ekleminin (jonksiyonunun) fiziksel davranışını açıklayabilme. • 4: İdeal ve gerçek diyot modellerini kullanarak doğrultucu (redresör), dalgalanma filtresi ve voltaj regülasyon devrelerini analiz edebilme ve tasarlayabilme. • 5: Bipolar Jonksiyon Transistörlerinin (BJT) çalışma bölgelerini belirleyebilme; DC yük çizgisi üzerinde kutuplama (biasing) işlemlerini yaparak temel yükselteç devrelerini modelleyebilme. • 6: İdeal işlemsel yükselteç (Op-Amp) karakteristiklerini ve negatif geri besleme prensibini kullanarak toplama, fark alma, türev ve integral alma gibi analog sinyal işleme devrelerini tasarlayabilme. |
| Öğretim Yöntemleri |
Bu derste, öğrencilerin devre tasarım ve analiz becerilerini en üst düzeye çıkarmak amacıyla "Ters Yüz Sınıf" (Flipped Classroom / Classe Inversée) modeli ve aktif öğrenme stratejileri uygulanmaktadır. • Ters Yüz Sınıf Uygulaması: Geleneksel teorik bilgi aktarımı ders saatleri dışına taşınmıştır. Öğrencilerin, her ders öncesinde öğrenim yönetim sisteminde (Moodle/Teams) paylaşılan konu anlatımlarını ve devre analiz materyallerini inceleyerek sınıfa hazırlıklı gelmeleri beklenir. • Sınıf İçi Aktif Öğrenme: Sınıf ortamı, pasif dinleme alanı olmaktan çıkarılıp; önceden çalışılmış yarı iletken elemanların ve devre topolojilerinin derinlemesine tartışıldığı, zorlu mühendislik problemlerinin çözüldüğü bir "interaktif tasarım atölyesi" olarak kullanılır. • Dinamik Dijital Anlatım: Dersler, tablet ve OpenBoard gibi etkileşimli dijital beyaz tahta uygulamaları üzerinden işlenir. Karmaşık devre şemalarının çizimi, DC yük çizgisi analizleri, Bode diyagramları ve Op-Amp geri besleme döngüleri öğrencilerle etkileşim halinde anlık olarak tahtada inşa edilir. • Akran Öğrenmesi (Peer Instruction): Sınıf içi yönlendirici sorularla öğrencilerin, özellikle doğrusal olmayan elemanların (diyot, transistör) devre içi davranışları üzerine kendi aralarında tartışmaları ve doğru analitik modele ulaşmaları teşvik edilir. • Gerçek Dünya Mühendislik Modellemesi: Teorik hesaplamalar; doğrultucu güç kaynakları, ses yükselteçleri (amfi) ve aktif filtreler gibi doğrudan endüstriyel elektronik uygulamalarından alınan somut örneklerle bağdaştırılarak işlenir. |
| Kaynaklar |
Ders notları ve Alıştırmalar moodle/teams öğrenim platformları |
Teori Konu Başlıkları
| Hafta | Konu Başlıkları |
|---|
Uygulama Konu Başlıkları
| Hafta | Konu Başlıkları |
|---|
Başarı Notuna Etki Oranları
| Sayı | Katkı Payı | |
|---|---|---|
| Yarıyıl içi çalışmaların başarı notuna katkısı | 0 | 50 |
| Yarıyıl sonu çalışmaların başarı notuna katkısı | 0 | 50 |
| Toplam | 0 | 100 |
Yarıyıl İçi Çalışmaları
| Sayı | Katkı Payı | |
|---|---|---|
| Ödevler | 0 | 0 |
| Sunum | 0 | 0 |
| Arasınavlar (Hazırlık Süresi Dahil) | 0 | 30 |
| Proje | 0 | 0 |
| Laboratuar | 0 | 20 |
| Diğer Uygulamalar | 0 | 0 |
| Kısa Sınavlar | 0 | 0 |
| Dönem Ödevi / Projesi | 0 | 0 |
| Portfolyo Çalışmaları | 0 | 0 |
| Raporlar | 0 | 0 |
| Öğrenme Günlükleri | 0 | 0 |
| Bitirme Tezi/Projesi | 0 | 0 |
| Seminer | 0 | 0 |
| Diğer | 0 | 0 |
| Bütünleme | 0 | 0 |
| Toplam | 0 | 50 |
| Numara | Program Yeterlilikleri | Puan | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 1 | Matematik, fizik ve mühendislik bilimlerine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, mühendislik problemlerinin modellenmesi ve çözümünde kullanabilme becerisi. | |||||
| 2 | Karmaşık bilgisayar mühendisliği problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi. | |||||
| 3 | Yazılımsal veya donanımsal karmaşık bir sistemi, süreci veya donanımı gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. | |||||
| 4 | Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi. | |||||
| 5 | Analitik düşünce ile bir sistemi, sistem bileşenini ya da süreci analiz etme, modelleme, deney tasarlama ve yapma, veri toplama, çözüm algoritmaları üretebilme, uygulamaya alma ve geliştirme becerileri. | |||||
| 6 | Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi. | |||||
| 7 | Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az iki yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, yazılım ve donanım tasarımını, gerekirse teknik resim metotları kullanarak raporlayabilme, etkin sunum yapabilme becerisi. | |||||
| 8 | Bilgiye erişebilme ve bu amaçla kaynak araştırması yapabilme, veri tabanları ve diğer bilgi kaynaklarını kullanabilme becerisi | |||||
| 9 | Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; kendini sürekli yenileme becerisi. | |||||
| 10 | Mesleki etik ilkelerine uygun davranma, mesleki sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi. | |||||
| 11 | Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi. | |||||
| Etkinlikler | Sayı | Süre | Toplam İş Yükü |
|---|---|---|---|
| Ders Süresi | 14 | 4 | 56 |
| Sınıf Dışı Çalışma Süresi | 14 | 3 | 42 |
| Arasınavlar (Hazırlık Süresi Dahil) | 2 | 12 | 24 |
| Laboratuar | 14 | 2 | 28 |
| Yarıyıl Sonu Sınavı (Hazırlık Süresi Dahil) | 1 | 14 | 14 |
| Toplam İş Yükü | 164 | ||
| Toplam İş Yükü / 25 | 6.56 | ||
| Dersin AKTS Kredisi | 7 | ||