Detail předmětu

Modern electronic circuit design

FEKT-DRE1AAk. rok: 2018/2019

Studenti se seznámí s pokročilými metodami pro počítačové modelování elektronických obvodů (výpočet ustálené odezvy, přibližná symbolická analýza, modelování systémů v jazyku VHDL-AMS, řešení obvodů s úseky vedení, analýza integrity signálu, simulace obvodů se spínači), návrh analogových integrovaných obvodů (základní prvky v technologii CMOS, návrh základních analogových bloků, řešení speciálních úloh - ochrana před elektrostatickými výboji, latch-up, EMC integrovaných obvodů), s optimalizací obvodů ( formulace kriteriální funkce, lokální optimalizační metody, globální optimalizační metody, více-kriteriální úlohy).

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen (1) navrhovat základní bloky integrovaných obvodů, (2) používat pokročilé metody pro simulaci systémů se spojitým i diskrétním časem, (3) využívat tradiční i netradiční metody pro optimalizaci systémů obecné povahy.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti magisterské matematiky (maticový počet, diferenciální rovnice, integrální transformace, teorie grafů) a teorie obvodů (metody formulace rovnic, modely prvků, základní zapojení).

Doporučená nebo povinná literatura

VLACH, J., SINGHAL, K.: Computer Methods for Circuit Analysis and Design (2nd ed.). New York: Van Nostrand Reinhold, 1994. (EN)
CHENG, C .K., LILLIS, J., LIN, S., CHANG, N.: Interconnect Analysis and Synthesis. John Wiley & Sons, New York 2000. (EN)
LAKER, K.R., SANSEN, W. M. C.: Design of Analog Integrated Circuits and Systems. McGraw-Hill, 1994. (EN)
DEB, K. Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms. Chichester: J. Wiley & Sons, 2002. (EN)
Balanis, C. A. (2016). Antenna theory: analysis and design. John Wiley & Sons. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává dva samostatné projekty.

Způsob a kritéria hodnocení

Dva individuální projekty a jejich obhajoba (2 x 50 bodů).

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

1. Počítačové modelování elektronických obvodů - 4 semináře
- Metody pro řešení ve stejnosměrné, frekvenční a časové oblasti. Přesnost výpočtu, problémy s konvergencí.
- Výpočet ustálené odezvy v časové, spektrální a kombinované oblasti. Metody pro přibližnou symbolickou analýzu a jejich využití.
- Metody pro řešení obvodů s úseky vedení. Využití pro analýzu integrity signálu v diskrétních i integrovaných aplikacích.
- Modelování obvodů necelistvého řádu.

2. Základní teorémy pro obvody se soustředěnými a rozloženými parametry - 1 seminář
- Matematicky popis vysílacího a přijímacího anténního systému.
- Úvod do teorému reciprocity a jeho aplikací. Reciprocita mezi přijímacím a vysílacím stavem antény (konstrukce Kirchhoffova náhradního obvodu přijímací antény, výkonový teorém reciprocity, podmínka přizpůsobení antény).

3. Návrh analogových integrovaných obvodů - 4 semináře
- Základní obvodové prvky. Specifika CMOS technologie, parazitní prvky, vliv výrobního rozptylu.
- Stavební prvky integrovaných obvodů. Proudová zrcadla, zesilovací stupně. Rozbor činnosti a parazitních vlastností.
- Metodika návrhu základních bloků, analytický model a jeho řešení. Rozbor transkonduktančního OZ.
- Řešení a simulace speciálních úloh: ochrana před elektrostatickými výboji (ESD), latch-up, EMC integrovaných obvodů.

4. Optimalizace obvodů - 3 semináře
- Klasifikace optimalizačních úloh (lokální a globální, jedno- a vícekriteriální, atd.). Formulace kriteriální funkce, lokální metody (nejstrmější sestup, Newtonova metoda).
- Metody globální optimalizace pro jednokriteriální funkce (simplexová metoda, genetické algoritmy, metoda roje částic, samoorganizující se migrační algoritmus).
- formulace vícekriteriálního optimalizačního problému, agregační metody pro převod na jednokriteriální problém, vícekriteriální algoritmy (NSGA-II, MOPSO, MOSOMA).

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty s pokročilými metodami pro analýzu, návrh a optimalizaci diskrétních i integrovaných elektronických obvodů.

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 EKT-PPA doktorský

    obor PPA-BEB , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-BEB , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PKA-KAM , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-KAM , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-EST , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-EST , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PPA-MVE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-MVE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PKA-MET , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-MET , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PPA-FEN , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-FEN , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-SEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-SEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-TLI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PKA-TLI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PKA-TEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PPA-TEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor