Detail předmětu

Počítačem podporovaná řešení inženýrských problémů

FEKT-MPPRAk. rok: 2017/2018

Je proveden výklad numerických metod, používaných v rozšířených programech CADu a v programech pro vědeckotechnické výpočty. Předmět pokrývá nejrozšířenější metody řešení lineárních a nelineárních systémů a jejich problémových částí. V každé skupině jsou metody roztříděny podle vlastností a praktické použitelnosti. Výklad je pak soustředěn na metody osvědčené v praxi. V počítačových cvičeních je ukázáno řešení a srovnání různých výpočtových metod a simulačních programů.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu Počítačem podporovaná řešení inženýrských problémů bude rozumět algoritmům řešení elektronických obvodů a systémů v širších souvislostech v návaznosti na programové prostředky počítačové simulace a modelování. Aktivní znalost matematických numerických metod pro řešení je předpokladem efektivního využívání profesionálních programů, v nichž jsou tyto metody implementovány. Bude schopen samostatně aplikovat počítačové modelování v různých programových prostředích a kontrolními mechanismy pro ověření simulací. Absolvent kurzu získá především širší souvislosti v těchto oblastech:

- Úvod do počítačového řešení elektronických obvodů
- Metody analýzy lineárních obvodů
- Metody analýzy nelineárních obvodů
- Citlivostní analýza obvodů, toleranční analýza
- Počítačové modely aktivních prvků elektronických obvodů
- Počítačové modely vedení

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl mít základní orientaci v matematice a elektrotechnice, kterou získá v povinných předmětech v předchozím studiu. Jejich absolvování však není nutnou podmínkou pro zápis tohoto předmětu.

Doporučená nebo povinná literatura

Biolek, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2004. (CS)
Vlach, J., Singhal, K. Computer Methods for Circuit Analysis and Design. Second Edition. Van Nostrand Reinhold Company, New York 1993. (EN)
Dobeš, J. Modely polovodičových prvků. Skriptum FEKT VUT v Brně, Ústav mikroelektroniky, Brno 2003. (CS)
Dostál, J. Operační zesilovače konstrukce, obecné zásady analýzy a syntézy operačních obvodů. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2005. (CS)
Punčochář, J. Operační zesilovače v elektronice. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2002. (CS)
Láníček, R. Simulační programy pro elektroniku. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2002. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

0-20 bodů za písemný test ve cvičeních, (nepovinná složka).
0-10 bodů za průběžné aktivity ve cvičeních.
0-70 bodů praktická zkouška, povinná část pro absolvování předmětu.
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v základní problematice počítačové simulace, řešení obvodů a systémů, výpočtových metod, popisu vlastností systémů, analýzy a syntézy jednoduchých elektronických systémů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod do počítačového řešení elektronických obvodů (elektronické obvody, základní pojmy a dělení obvodů, obvody lineární a nelineární, dělení a třídění obvodových prvků a obvodů, obvod a jeho model, analýza a syntéza obvodů, návrh obvodů, obvodové funkce, kmitočtové charakteristiky, idealizace elektronických prvků a obvodů, stavy a děje v nelineárních a parametrických obvodech, formulace úkolu při analýze a syntéze nelineárních a parametrických obvodů, řešení obvodů v časové a kmitočtové oblasti, obecná charakteristika základních přeměn v nelineárních a parametrických obvodech, platnost některých zákonů pro nelineární a parametrické obvody, modelování a simulace, heuristické a algoritmické metody).
2. Metody analýzy lineárních obvodů (řešení stejnosměrných poměrů v pasivních odporových obvodech, napětí a proudy v obvodech s ustáleným harmonickým stavem, střídavé poměry v linearizovaných obvodech, přechodné děje v jednoduchých setrvačných obvodech, odporové obvody s operačními zesilovači, setrvačné obvody s operačními zesilovači, obvody s dalšími el. akt. prvky, metoda uzlových napětí, modifikovaná metoda uzlových napětí, grafové metody).
3. Metody analýzy nelineárních obvodů (základy analýzy nelin. obvodů, zjednodušování stejnosměrných charakteristik, metoda zatěžovací přímky, numerické řešení nelineárních rovnic).
4. Citlivostní analýza obvodů, toleranční analýza (teoretické základy citlivostní analýzy, citlivost obvodové funkce, citlivost kmitočtových charakteristik, citlivost pólů a nulových bodů, citlivost parametrů pólů, víceparametrové souhrnné citlivosti, toleranční analýza – základní princip).
5. Počítačové modely aktivních prvků elektronických obvodů (modelování vstupních a výstupních obvodů, kmitočtově závislé modely, modelování dynamických parametrů, příklady modelů, popis modelů v počítačových programech).
6. Počítačové modely vedení (modelování vedení, typy modelů vedení, příklady modelů, popis modelů v počítačových programech).

Cíl

Cílem předmětu je prohloubení dosavadních a získání dalších znalostí studentů o prakticky využitelné metody, způsoby a řešení elektronických obvodů a systémů se zaměřením na počítačovou simulaci a modelování s využitím různorodých počítačových programů. Propojí se tak znalosti z řady základních předmětů s důrazem na inženýrské řešení.

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, zveřejněná na začátku semestru.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EST , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný mimooborový

  • Program AUDIO-P magisterský navazující

    obor P-AUD , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-TIT , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor