Detail předmětu

Analogová technika

FEKT-BPC-ANAAk. rok: 2020/2021

Základní stavební bloky analogových obvodů: pasivní RC a LCR obvody, obvody s diodami a referenčními diodami, s bipolárními a unipolárními tranzistory, operační zesilovače, OTA, komparátory.
Další aplikace: lineární a nelineární obvody s operačními zesilovači, aktivní filtry, napájecí zdroje, analogové spínače a vzorkovače/sledovače s pamětí, aplikace komparátorů, generátory harmonických a neharmonických signálů,

Výsledky učení předmětu

Předmět svým charakterem umožní získat praktický přístup k návrhu analogových obvodů nejrůznějšího typu.
Absolvent předmětu bude schopen:
- navrhnout základní analogové bloky s bipolárními a unipolárními tranzistory,
- vysvětlit vnitřní strukturu operačních zesilovačů a dalších analogových integrovaných obvodů,
- navrhnout základní lineární obvody s operačními zesilovači,
- navrhnout požadovanou přenosovou funkci aktivních filtrů,
- znát funkci základních nelineárních obvodů,
- navrhnout obvody s komparátory,
- rozumět aplikacím operačních zesilovačů či komparátorů ve funkčních generátorech, stabilizátorech napětí apod.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni základů teoretické elektrotechniky, zejména Ohmův zákon a Kirchhoffovy zákony, student musí být schopen analyzovat jednoduché pasivní obvody, musí znát funkci polovodičové diody, funkci bipolárního a unipolárního tranzistoru. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

VRBA, Kamil. Analogová technika. Elektronická skripta. Brno: VUT v Brně 2017
SEDRA , A. S.; SMITH, K. C.: Microelectronic Circuits. Oxford University Press, Oxford 1998
VRBA, Kamil a KOTON, Jaroslav. Filtrační analogové obvody pro integrovanou výuku VUT a VŠB- TUO. Brno: VUT v Brně 2014, ISBN: 978-80-214-5067- 7.
WINDER , S.: Filter design. Bidless, Oxford 1998
TIETZE, Ulrich a SCHENK, Christph a GAMM, Eberhard.: Electronic circuits: Handbook for design and application. New York: Springer, 2008, ISBN: 978-354004295
RAUT, R.; Swamy, M.N.S.: Modern Analog Filter Analysis And Design, Wiley Verlag, 2005
FEUCHT, D.: Designing High - performance amplifiers. SciTech Publishing, 2010
VRBA, K.: Analogová technika - numerická cvičení, elektronická skripta, VUT v Brně, 2013
VRBA, K.; KOTON, J. Filtrační analogové obvody pro integrovanou výuku VUT a VŠB- TUO. 2014. s. 1-147. ISBN: 978-80-214-5067- 7.
KOTON, J.; HERENCSÁR, N. Analog Technology for joint teaching programme of BUT and VSB- TUO. 2014. s. 1-170, ISBN: 978-80-214-5122-3

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

V každém typu cvičení může student získat až 10 bodů, tzn. za všechny typy cvičení student získává až 30 bodů. Vlastní zkouška je písemná a student za ni může získat až 70 bodů. Zkouška je zaměřena na orientaci v návrhu základních analogových obvodů a na schopnost analyzovat složitější analogové struktury.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Základní poznatky a metody řešení lineárních analogových obvodů (opakování): pasivní prvky, elementární obvody, zdroje napětí a proudů, základní metody řešení lineárních obvodů, spojování přenosových článků
2. Základní stavební bloky analogových obvodů: zapojení s diodami, s referenčními diodami, s bipolárními a unipolárními tranzistory, referenční zdroje napětí a proudu, proudová zrcadla
3. Struktura operačních zesilovačů: diferenční zesilovače, příklady zapojení operačních zesilovačů s bipolárními a unipolárními tranzistory, OTA zesilovače aj.
4. Parametry operačních zesilovačů a jejich vliv na základní zapojení: konečné zesílení, diferenční a souhlasná vstupní impedance, výstupní impedance, napěťová nesymetrie, klidové proudy, drift, šum, kmitočtová charakteristika, přechodová charakteristika
5. Lineární obvody s operačními zesilovači: invertující, neinvertující, sčítací a rozdílové zapojení, můstková zapojení, řízené zdroje napětí a proudu, ss referenční zdroje napětí a proudu, integrátor, derivátor, stř. zesilovače
6. Pasivní a aktivní kmitočtové filtry: dolní, horní a pásmové propusti, pásmové zádrže, fázovací články, aproximace kmitočtových charakteristik, návrh filtrů, filtry vyšších řádů
7. Nelineární obvody: horní, dolní a oboustranné diodové omezovače, diodové funkční měniče, logaritmické a exponenciální převodníky, operační usměrňovače
8. Obvody s elektronickými spínači: analogové multiplexery a demultiplexery, zesilovače s přepínatelným zesílením, elektronické střídače, vzorkovače/sledovače s pamětí
9. Napájecí zdroje: výkonové usměrňovače, stabilizátory napětí, integrované stabilizátory, symetrické stabilizátory sledovacího typy
10. Komparátory: parametry, okénkové komparátory, komparátory s hysterezí
11. Generátory: oscilátory, funkční generátory, multivibrátory

Cíl

Získat základní aplikační znalosti analogové techniky v celé šíři, tj. od jednoduchých stavebních bloků s diodami, bipolárními a unipolárními tranzistory až po použití integrovaných analogových obvodů v konkrétních aplikacích.

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

Laboratorní výuka a počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená zmeškaná laboratorní či počítačová cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit s jinou skupinou nebo v zápočtovém týdnu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, libovolný ročník, zimní semestr, 6 kreditů, volitelný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-ZVUK , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    specializace AUDB-TECH , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program BPC-TLI bakalářský, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
  • Program BPC-SEE bakalářský, 3. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor