Detail předmětu

Nové obvodové principy pro návrh integrovaných systémů

FEKT-LOPIAk. rok: 2019/2020

Nové obvodové principy pro návrh IO - LOPI
1. Trendy používané při návrhu analogových obvodů s nízkým napájecím napětím a nízkou spotřebou.
2. MOS-rezistor jako náhrada pasivních rezistorů, princip řízení (master-slave), výhody, použití.
3. MOS tranzistor řízený substrátovým hradlem (bulk-driven), princip, výhody a nevýhody, použití.
4. MOS tranzistor s plovoucím hradlem (floating-gate), princip, výhody a nevýhody, použití.
5. MOS tranzistor s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate), princip, výhody a nevýhody, použití.
6. Prvky vyšších řádů, memristory, použití, další vývoj.
7. Zesilovač typu DDA (differential difference amplifier), princip, výhody, použití.
8. Digitálně řízený transkonduktor (Gm stage), princip, výhody, použití.
9. Konvejory, princip, použití.
10. Napěťové usměrňovače bez použití diod, princip (winner-take-all), výhody, použití.

Výsledky učení předmětu

Student získá vědomosti o nejnovějších perspektivních směrech v technice integrovaných obvodů, která je v popředí zájmu jak ve výzkumu, tak i v aplikacích. Nové obvodové principy umožňují obvodovým řešením dosáhnout lepších parametrů integrovaného obvodu v dané technologii.

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní kroky v procesu návrhu integrovaného obvodu,
- popsat základní vlastnosti unipolárních tranzistorů řízených substrátovým hradlem (bulk-driven) a jak ovlivňují parametry zesilovačů signálů,
- popsat základní vlastnosti unipolárních tranzistorů s plovoucím hradlem (floating-gate) a jak ovlivňují parametry zesilovačů signálů,
- popsat základní vlastnosti unipolárních tranzistorů s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate) a jak ovlivňují parametry zesilovačů signálů,
- navrhnout a ověřit základní parametry struktury OTA, OZ a DDA,
- nakreslit schémata základních zesilovacích struktur s operačními zesilovači a vysvětlit jejich funkci,
- diskutovat výhody a nevýhody moderních aktivních prvků OZ, OTA, DDA, CCII,
- definovat a vysvětlit digitálně řízené analogové integrované obvody,
- popsat základní principy usměrňovačů bez použití diod,
- popsat požadavky na analogové obvody určené pro zpracování biologických signálů.

Prerekvizity

- Základní až pokročilá znalost analogových obvodů je nezbytná (znalosti malosignálového modelu MOS tranzistoru, základních struktur a vlastností proudových zrcadel a napěťových referencí apod.). - Znalost práce s programem pro analýzu elektronických obvodů PSpice.

Doporučená nebo povinná literatura

KHATEB, F.: New circuit principles for integrated system design. Prezentace projektu KISP. Brno 2015 (EN)
MUSIL, V. a kol.: Nové obvodové principy pro návrh integrovaných systémů. Obvody v proudovém módu - případová studie. Elektronický text projektu KISP. Brno 2014 (CS)
MUSIL, V. a kol.: Nové obvodové principy pro návrh integrovaných systémů. Nanoelektronika. Prezentace projektu KISP. Brno 2015 (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači.

Způsob a kritéria hodnocení

Do 30 bodů za práci v semestru.
Do 70 bodů za zkoušku.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Trendy používané při návrhu analogových obvodů s nízkým napájecím napětím a nízkou spotřebou.
2. MOS-rezistor jako náhrada pasivních rezistorů, princip řízení (master-slave), výhody, použití.
3. MOS tranzistor řízený substrátovým hradlem (bulk-driven), princip, výhody a nevýhody, použití.
4. MOS tranzistor s plovoucím hradlem (floating-gate), princip, výhody a nevýhody, použití.
5. MOS tranzistor s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate), princip, výhody a nevýhody, použití.
6. Prvky vyšších řádů, memristory, použití, další vývoj.
7. Zesilovač typu DDA (differential difference amplifier), princip, výhody, použití.
8. Digitálně řízený transkonduktor (Gm stage), princip, výhody, použití.
9. Konvejory, princip, použití.
10. Napěťové usměrňovače bez použití diod, princip (winner-take-all), výhody, použití.
11. Požadavky na analogové obvody určené pro zpracování biologických signálů a vlastnosti biologických signálů.

Cíl

Cílem předmětu je hlubší studium perspektivních směrů vývoje analogové techniky. Cílem nových obvodových principů je dosažení lepších parametrů analogových obvodů obvodovým řešením při dané technologii a rozměrech, které jsou většinou definovány převažující digitální technologií. Jedná se o nejvíce sledovanou problematiku současné analogové techniky.

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 EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-MEL , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor