Detail předmětu

Modelování a počítačová simulace

FEKT-BMPSAk. rok: 2017/2018

Modelování a analýza elektronických obvodů a mikroelektronických struktur.
Analyzační a simulační programy SNAP a OrCadPSpice. Význam a použití různých typů analýz.
Individuální projekty.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit co je to standard SPICE
- vyjmenovat základní analýzy v programech typu SPICE
- využít SPICE modely součástek z Internetu k analýze obvodů v programu typu SPICE
- vyřešit běžně se vyskytující problémy s konvergencí v programech typu SPICE
- zadat simulační úlohu ve formě textového vstupního souboru
- vysvětlit podstatu behaviorálního modelování
- ovládat grafický postprocesor PROBE

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen: - vysvětlit co je to lineární a nelineární elektrický obvod - vysvětlit pojmy počáteční podmínky, přechodný děj, ustálený stav - vysvětlit, jak se měří stejnosměrné charakteristiky nelineárních prvků - vysvětlit, jak se měří kmitočtové charakteristiky obvodů - popsat základní vlastnosti bipolárních a unipolárních tranzistorů - popsat základní lineární a nelineární charakteristiky operačních zesilovačů - nakreslit schémata základních zesilovačích struktur s operačními zesilovači a vysvětlit jejich funkci

Doporučená nebo povinná literatura

KOLKA, Z. a kol. Modelování a simulace pomocí PSpice. Tribun, 2011, ISBN 9788073992934.
BIOLEK, D. Modelování a simulace v mikroelektronice. Elektronické učební texty, UMEL FEKT VUT v Brně, 2005. (CS)
BIOLEK, D. Modelování a počítačová simulace. Sbírka příkladů. VUT Brno, 2015.
BIOLEK, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze. BEN, technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-125-X. (CS)
VLADIMIRESCU, A. The SPICE Book. John Wiley & Sons, Inc., 1994. ISBN 0-471-60926-9. (EN)
http://user.unob.cz/biolek (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Student odevzdává jeden individuální projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

do 30 bodů za individuální projekt
do 10 bodů za praktické přezkoušení v Cp
do 10 bodů za Cp
do 50 bodů za zkoušku, z toho do 40 bodů za písemnou a do 10 bodů za ústní část.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1) Modelování, analýza, simulace. Typy modelů, typy analýz. Nejčastější cíle analýzy elektronických obvodů.
2) Softwarové nástroje pro simulaci. Popis možností dostupných analyzačních a simulačních programů.
3) Struktura programů založených na symbolických algoritmech. Metody zadávání vstupních dat. Soubory podporující simulaci. Mechanismy výpočtů obvodových funkcí. Mechanismy získávání numerických výsledků.
4) Struktura numerických simulátorů se zaměřením na OrCadPSpice. Filozofie modelování. Struktura vstupních souborů a jejich tvorba.
5) Zásady tvorby netlistu. Modely základních obvodových prvků. Příkaz .model. Subobvody a práce s nimi.
6) Základní typy analýz - rozdělení a vlastnosti. Syntaxe.
7) Rozšiřující typy analýz - rozdělení a vlastnosti. Teplotní analýza - přehledově.
8) Práce s postprocesorem PROBE.
9) Analýza "Transient". Práce s počátečními podmínkami a stejnosměrným pracovním bodem. Hledání ustálených stavů. Fourierova analýza.
10) Analýza "DC".
11) Analýza "AC". Šumová analýza.
12) Rozšiřující analýzy podrobně.
13) Konvergenční problémy a způsoby jejich překonávání. Práce s globálními podmínkami simulace. Práce s příkazem .NODESET.

Cíl

Navázat na základní znalosti z oblasti návrhu analogových obvodů, polovodičových prvků a mikroelektronických struktur. Zvládnutí problematiky počítačové analýzy a modelování prvků a obvodů.

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

Individuální projekty.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-MET , 2. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

52 hod., povinná

Vyučující / Lektor