Detail předmětu

Řídicí elektronika

FEKT-KREBAk. rok: 2015/2016

Řídicí obvody analogové a digitální. Tranzistory bipolární a unipolární v lineárním režimu, ve spínacím režimu. Vnitřní struktura operačních zesilovačů, praktická zapojení s OZ. Logické obvody kombinační a sekvenční, vnitřní struktura obvodů TTL, CMOS. Praktické obvodové zásady jejich úspěšného použití. A/D převodníky. D/A převodníky. Speciální obvody.

Výsledky učení předmětu

Student je schopen:
- popsat vlasnosti pasivních prvků R, L, C (lineárních/nemineárních, parametrických/neparametrických)
- používat parametrické prvky pro konstrukci čidel neelektrických veličin (teplta, tlak atd.)
- vyjmenovat a prakticky používat základní zákony a pravidla pro řešení lineárních elektrických obvodů
- definovat základní přenosové parametry přenosových dvojbranů
- vypočítat a nakreslit modulovou i fázovou frekvenční charakteristiku pasivních dvojbranů typů RC a RLC
- vypočítat a nastavit pracovní bod bipolárníhi tranzistoru v libovolném zapojení
- definovat h-parametry bipolárního tranzistoru
- vypočítat napěťové zasílení a vstupní odpor zesilovače s bipolárním tranzistorem (SE, SE+Re, SC, SB)
- nakreslit zapojení a vysvětlit funkci diferenčníhi zesilovače, proudového zrcadla a zdroje konstantního proudu
- popsat vnitřní strukturu jednoduchého OZ a vysvětlit princip činnosti
- popsat následující lineární zapojení s OZ: P, I, D, PI regulátor, vypočítat přenosové vlastnosti ve frekvenční i časové doméně, zakreslit frekvenční charakteristiky.
- popsat rozdíl mezi kombinačními a sekvenčními logickými obvody
- vyjmenovat axiomy booleovské algebry, použít je prakticky pro minimalizaci logického výrazu
- sestavit logický výraz podle pravdivostní tabulky

Prerekvizity

- Student by měl ovládat výpočty s komplexními čísly. - Student by měl ovládat Kirchoffovy zákony - nikoliv jen „encyklopedicky“, ale prakticky, s jasným vhledem do konkrétní praktické situace. - Student by měl ovládat praktický přístup k teoretickému řešení lineárních obvodů (postupné zjednodušování, princip superpozice, náhrada napěťového zdroje se sériovým odporem zdrojem proudovým s paralelním odporem či naopak, Theveninova věta). Měl by umět v dané situaci zvolit nejvhodněší metodu a použít ji, což vyžaduje nácvik. Měl by chápat, že metoda smyčkových proudů či uzlových napětí je mechanicky vykonavatelná metoda tj. s jednoduchou aplikací na danou situaci ovšem s pracným řešením soustavy lineárních rovnic a je tedy ve většině případů pro ruční analýzu obvodů neefektivní (příliš pracná, pomalá, nevhodná). - Student by měl chápat geometrickou interpretaci pojmu derivace, určitý a neurčitý integrál. Musí to umět doložit na příkladech (nakreslit funkci vzniklou jako derivace či neurčitý integrál jiné nakreslené funkce – např. konstanta, obdélník, lineární nárůst atd.). Musí prakticky chápat význam integrační konstanty.

Doporučená nebo povinná literatura

Dostál J.: Operační zesilovače. SNTL, Praha, 1981.
Chee-Mun Ong: Dynamic Simulation of Electric Machinery. Prentice-Hall, 1998.
Sobotka Z.: Kurs číslicové techniky. SNTL, Praha 1974.
Patočka M., Vorel P.:Řídicí elektronika - pasivní obvody.
Patočka M., Vorel P.:Řídicí elektronika - aktivní obvody.
Patočka M., Vorel P., Kerlin T.: Řídicí elektronika - laboratorní cvičení.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují tutoriály a laboratorní ukázky s výkladem. Student odevzdává sedm samostatných domácích úkolů.

Způsob a kritéria hodnocení

7 x 5 body = 35 bodů za 7 samostatných prací
65 bodů u zkoušky
100 bodů celkem

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Pasivní obvodové prvky R,L,C, lineární/nelineární, parametrické/neparametrické.
2. Parametrické prvky jako snímače neelektrických veličin.
3. Základní zákony a pravidla pro řešení lineárních elektrických obvodů.
4. Přenosové čtyřpóly, dvojbrany. Základní přenosové parametry. Konkrétní pasivní dvojbrany RC, RLC, transformátor napětí, transformátor proudu.
5. Bipolární a unipolární tranzistory - nastavení ss. pracovního bodu, h-parametry. Zapojení: SE, SC, SB, rozdílový zesilovač, kaskody, proudová zrcadla.
6. Vnitřní struktura operačních zesilovačů.
7. Lineární zapojení s operačními zesilovači.
8. Nelineární zapojení s operačními zesilovači.
9. Digitální obvody kombinační, sekvenční.
10. Syntéza kombinačních obvodů.
11. Syntéza sekvenčních obvodů.
12. D/A převodníky.
13. A/D převodníky.

Cíl

Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh řídicích analogových a digitálních obvodů.

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

Účast na všech laboratorních cvičeních je povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-AMT , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor BK-SEE , 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor