Detail předmětu

Elektronika pro informační technologie

FIT-IELAk. rok: 2019/2020

Základní pojmy a veličiny v elektrických obvodech. Ustálený stejnosměrný stav v lineárních elektrických obvodech. Princip superpozice. Analýza obvodů pomocí metody zjednodušování, vět o náhradních zdrojích, aplikace Kirchhoffových zákonů, metody smyčkových proudů a uzlových napětí. Analýza přechodových dějů v elektrických obvodech v časové oblasti. Analýza RC, RL a RLC obvodů. Bezeztrátové a ztrátové vedení. Šíření signálů na vedení. Analýza nelineárních elektrických obvodů. Parametry a charakteristiky polovodičových prvků. Polovodičové součástky, bipolární technologie, PN přechod, dioda. Bipolární tranzistory, tranzistor jako spínač. Unipolární tranzistory, hradla TTL a CMOS (logické úrovně, příkon). Operační zesilovače. Číslicově-analogový převodník. Analogově-číslicové  převodníky. Přehled důležitých elektronických obvodů. Mikroelektronika, principy výroby integrovaných obvodů. Metody pro měření elektrických a neelektrických veličin. Moderní měřicí technika. Principy a použití číslicových měřících přístrojů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Václav Šátek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav inteligentních systémů (UITS)

Výsledky učení předmětu

Schopnost analýzy činnosti elektronických obvodů, které mají praktickou návaznost na informační technologie. Znalost bezpečnostních předpisů pro práci s elektrickými zařízeními.

Prerekvizity

Předmět je zařazen do zimního semestru prvního ročníku bakalářského studijního programu. U studentů se proto předpokládají pouze běžné znalosti na úrovni střední školy.

Způsob a kritéria hodnocení

V průběhu semestru je bodově hodnoceno 6 laboratoří (každá za maximálně 3 body), semestrální projekt (max. 12 bodů) a půlsemestrální zkouška (max. 15 bodů).
Podmínky zápočtu:
  • Nutnost absolvování proškolení z vyhlášky 50.
  • Získání alespoň 3 bodů ze semestrálního projektu a alespoň 6 bodů z laboratoří.

Učební cíle

Získat přehled a základy využití vybraných metod pro popis a analýzu činnosti elektronických obvodů s  praktickou návazností na informační technologie. Získat podrobné pokyny a informace o bezpečnosti práce s elektrickými zařízeními. Získat praktické znalosti při práci se základními elektronickými obvody v laboratoři.

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

Půlsemestrální a semestrální písemná zkouška: Pro získání bodů ze semestrální zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 27 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body. Laboratoře jsou dobrovolné. Zmeškanou laboratoř lze ve výjimečných případech nahradit ke konci semestru po osobní domluvě s cvičícím (náhradní termín laboratoře, individuální projekt apod.).

Základní literatura

Murina, M.: Teorie obvodů. Brno, VUTIUM 2000.
Brančík, L.: Elektrotechnika I. Brno, skripta FEKT VUT.
Sedláček, J., Dědková, J.: Elektrotechnika I - laboratorní a počítačová cvičení. Brno, skripta FEKT VUT.
Sedláček, J., Valsa, J.: Elektrotechnika II. Brno, skripta FEKT VUT.
Murina, M., Sedláček, J.: Elektrotechnika II - počítačová cvičení. Brno, skripta FEKT VUT.
Horowitz, P., Hill, W.: The art of electronics 3rd edition, Cambridge University Press, 2015.

Doporučená literatura

Blahovec, A.: Elektrotechnika I, II, III, Informatorium, Praha 2000
Gescheidtová, E.: Základní metody měření v elektrotechnice. Brno, CERM 2000.
Láníček, R.: ELEKTRONIKA, obvody-součástky-děje, BEN - technická literatura, Praha 1998
Punčochář, J.: Operační zesilovače v elektronice, BEN - technická literatura, Praha 1999
Lecture notes written in PowerPoint (EN)
Přednášky v provedení PowerPoint (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BIT bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, povinný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Dr. Ing. Petr Peringer
doc. Ing. Richard Růžička, Ph.D., MBA
Ing. Václav Šátek, Ph.D.

Osnova

  1. Matematika pro teorii obvodů (analytické a numerické výpočty), základní pojmy a veličiny v elektrických obvodech.
  2. Ustálený stejnosměrný stav v lineárních elektrických odporových obvodech (Ohmův zákon, Kirchhoffovy zákony)
  3. Odporové sítě s jedním a více napájecími  stejnosměrnými zdroji, analýza obvodů pomocí metody zjednodušování 
  4. Věty o náhradních zdrojích (Theveninův teorém), metoda smyčkových proudů a uzlových napětí, princip superpozice
  5. Obecný matematický popis obvodů RC, RL, RLC.  RC, RL a RLC obvody s napájecími stejnosměrnými zdroji napětí. Přechodové jevy
  6. Střídavá napětí a Fourierova řada, řešení RLC obvodů.  RLC obvody v impulsním režimu, kmitočtové filtry
  7. Bezeztrátové a ztrátové vedení. Šíření signálů na vedení. Přenos signálů
  8. Polovodičové součástky, bipolární technologie, PN přechod, dioda
  9. Bipolární tranzistory, tranzistor jako spínač  
  10. Unipolární tranzistory, hradla TTL a CMOS (logické úrovně, příkon)
  11. Operační zesilovač (ideální) s váhovými odporovými sítěmi. Číslicově-analogový převodník. Analogově-číslicové  převodníky.
  12. Přehled důležitých elektronických obvodů (napájecí zdroje, stabilizátory, oscilátory, multivibrátory, bistabilní klopný obvod, Schmittův klopný obvod, časovač, komparátor, vysílač, přijímač). Mikroelektronika, principy výroby integrovaných obvodů
  13. Metody pro měření elektrických a neelektrických  veličin. Moderní měřicí technika. Principy a použití číslicových měřících přístrojů

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.
Ing. Jitka Kocnová
doc. Ing. Miroslav Linhart, CSc.
Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.
Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.
Ing. Václav Šátek, Ph.D.
Ing. Václav Šimek
Ing. Petr Veigend

Osnova

  1. Odporové sítě. Praktická zapojení. Editor a simulátor elektrických obvodů připojených na zdroj  stejnosměrného napětí. Audiovizuální ukázky
  2. RLC obvody, přechodné děje. Praktická zapojení. Editor a simulátor RLC elektrických obvodů připojených na zdroj střídavého napětí. Audiovizuální ukázky
  3. Bipolární technologie, dioda. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky
  4. Bipolární technologie, tranzistor. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky
  5. A/D a D/A převodníky. Audio-vizuální ukázky práce s profesionálními elektronickými přístroji
  6. Přenos signálů. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.
Ing. Jitka Kocnová
doc. Ing. Miroslav Linhart, CSc.
Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.
Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.
Ing. Václav Šátek, Ph.D.
Ing. Václav Šimek
Ing. Petr Veigend

Osnova

  1. Odporové sítě. Praktická zapojení. Editor a simulátor elektrických obvodů připojených na zdroj  stejnosměrného napětí
  2. RLC obvody, přechodné děje. Praktická zapojení. Editor a simulátor RLC elektrických obvodů připojených na zdroj střídavého napětí
  3. Bipolární technologie, dioda. Praktická zapojení ve stejnosměrných a střídavých obvodech. Měření voltampérové charakteristiky diody
  4. Bipolární technologie, tranzistor. Praktická zapojení. Měření voltampérových charakteristik tranzistoru
  5. A/D a D/A převodníky. Audio-vizuální ukázky práce s profesionálními elektronickými přístroji
  6. Přenos signálů. Praktická zapojení

Projekt

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D.
Ing. Jitka Kocnová
doc. Ing. Miroslav Linhart, CSc.
Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.
Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.
Ing. Josef Strnadel, Ph.D.
Ing. Václav Šátek, Ph.D.
Ing. Václav Šimek
Ing. Petr Veigend

Osnova

Individuální zhodnocení předmětu na vybraných příkladech z oblasti:
  1. Metoda smyčkových proudů
  2. Metoda uzlových napětí
  3. Theveninův teorém
  4. Přechodné děje v RLC obvodech