Detail předmětu

Analogové elektronické obvody

FEKT-KAEOAk. rok: 2015/2016

Obsahem předmětu jsou teoretické základy a principy analogových elektronických obvodů, objasnění funkce typických zapojení jednotlivých druhů obvodů, včetně způsobů jejich analýzy. Studenti se seznámí s klasifikací a popisem elektronických obvodů, obvodových prvků a funkčních bloků, se základy modelování reálných obvodových prvků, s teorií stability a zpětné vazby a jejich praktickým využitím. Důraz je kladen na objasnění funkce a použití základních druhů analogových obvodů, jako jsou obvody s operačními zesilovači, elektrické filtry, základní tranzistorové stupně a zapojení, zesilovače, usměrňovače, stabilizátory, tvarovače signálů, analogové násobičky, modulátory, směšovače a oscilátory. Studenti si procvičí používání programů Matlab, SNAP a PSpice při počítačové analýze analogových obvodů a prohloubí si praktické dovednosti při měření jejich vlastností.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- klasifikovat elektronické obvody a prvky a diskutovat jejich modely,
- vysvětlit principy základních elektronických funkčních bloků,
- diskutovat základní poznatky z teorie stability a zpětné vazby,
- analyzovat typická zapojení s operačními zesilovači,
- popsat vlastnosti tranzistorových stupňů a analyzovat typická zapojení s tranzistory,
- vysvětlit principy elektronických filtrů a analyzovat jejich typická zapojení,
- klasifikovat zesilovače podle tříd, kmitočtového pásma a výstupního výkonu, popsat jejich funkci,
- vysvětlit principy usměrňovačů a stabilizátorů napětí a proudu,
- vysvětlit principy zapojení typických představiteů měničů signálů,
- vysvětlit principy harmonických oscilátorů LC a RC, analyzovat jejich typická zapojení,
- aplikovat PC při analýze analogových obvodů v programech Matlab, SNAP a PSpice,
- aplikovat vhodné měřicí postupy při testování vlastností analogových obvodů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni elektrotechnických předmětů prvního ročníku studia. Student by měl být schopen: - diskutovat základní principy a teorémy platné pro elektrické obvody, - řešit lineární a jednoduché nelineární rezistivní obvody, - řešit lineární obvody v harmonickém ustáleném stavu, - diskutovat vlastnosti pasivních lineárních obvodů 1. a 2. řádu – články RC a RL, rezonanční obvody RLC, - vyjádřit přenosovou a imitanční funkci obvodu v komplexním a operátorovém tvaru, - specifikovat druhy polovodičových diod a tranzistorů a diskutovat jejich funkci, - vybrat a použít vhodné měřicí přístroje pro změření parametrů elektronického obvodu, - použít základní režimy simulačního programu PSpice, - vytvořit jednoduchý program (funkci) v jazyku Matlab.

Doporučená nebo povinná literatura

BRANČÍK, L.; DOSTÁL, T. Analogové elektronické obvody. Přednášky. Brno: MJ Servis, s.r.o., 2007. s. 1-125. ISBN: 978-80-214-3525- 4. (CS)
BRANČÍK, L.; DOSTÁL, T. Analogue electronic circuits. Lectures. Brno: MJ Servis, s.r.o., 2007. s. 1-103. ISBN: 978-80-214-3514- 8. (EN)
BRANČÍK, L.; DOSTÁL, T. Analogové elektronické obvody. REL0715. Brno: FEKT VUT v Brně, 2007. s. 1-193. (CS)
BRANČÍK, L.; DOSTÁL, T. Analogue electronic circuits. UREL FEKT VUT v Brně: FEKT VUT v Brně, 2006. s. 1 ( s.) (EN)
DOSTÁL, J., Operační zesilovače. Praha: BEN, 2005. (CS)
HÁJEK, K., SEDLÁČEK, J., Kmitočtové filtry. Praha: BEN, 2002. (CS)
KOLKA, Z.; BIOLEK, D.; BIOLKOVÁ, V.; BIOLEK, Z. Modelování a simulace pomocí PSpice. Brno: Tribun EU, 2011. (CS)
PEASE, R. A., Analog Circuits (World Class Designs). Burlington: Newnes, 2008. (EN)
CHEN, W. K., The Circuits and Filters Handbook (Second Edition). Boca Raton: CRC Press, 2003. (EN)
YANG, W. Y., LEE, S. C., Circuit Systems with MATLAB and PSPICE. Singapore: John Wiley & Sons (Asia), 2007. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Studenti se aktivně účastní 5 počítačových simulací a vypracují 4 laboratorní úlohy.

Způsob a kritéria hodnocení

Průběžný test během semestru (15 bodů), počítačová cvičení (10 bodů), laboratorní cvičení (15 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů).

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Elektronické obvody: základní pojmy a dělení, obvodové funkce, kmitočtové charakteristiky.
2. Prvky elektronických obvodů: lineární a nelineární dvojpóly a dvojbrany, řízené zdroje, funkční bloky, operační zesilovače.
3. Modelování reálných obvodových prvků: aproximace charakteristik, polovodičová dioda, tranzistor, operační zesilovač.
4. Elektronický obvod jako lineární dynamická soustava: základy teorie stability a zpětné vazby.
5. Obvody s operačními zesilovači: napěťové a proudové zesilovače, převodníky U/I a I/U, funkční bloky a nelineární měniče.
6. Elektrické filtry: klasifikace, pasivní filtry 1. a 2. řádu, aktivní filtry, filtry vyšších řádů, filtry se syntetickými prvky.
7. Základní stupně s tranzistory: zapojení se společným emitorem, kolektorem a bází, zpětná vazba v tranzistorových stupních, kmitočtové vlastnosti.
8. Obvody s tranzistory: zdroje proudu, proudová zrcadla, Darlingtonovo zapojení, kaskádní řazení stupňů, diferenční zesilovač.
9. Zesilovače: dělení a parametry, třídy zesilovačů, širokopásmové a úzkopásmové (laděné) zesilovače, vf zesilovače třídy C.
10. Výkonové nf zesilovače: klasifikace, zesilovače třídy A, B a AB, speciální třídy zesilovačů.
11. Obvody napáječů: stabilizátory proudu a napětí, usměrňovače, násobiče a měniče napětí.
12. Měniče signálů: omezovače, analogové násobičky, modulátory AM, měniče kmitočtu a směšovače.
13. Generátory signálů: oscilátory se záporným diferenciálním odporem, oscilátory LC a krystalové, oscilátory RC, laděné oscilátory.

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy analogových elektronických obvodů, ukázat možnosti využití počítače při jejich analýze a prohloubit dovednosti studentů při zjišťování vlastností obvodů měřením.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-EST , 2. ročník, zimní semestr, 7 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 7 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor