Detail předmětu

Elektronické filtry

FEKT-BPC-ELFAk. rok: 2020/2021

Analogové filtry jsou stále nedílnou součástí všech složitějších elektronických zařízení. Jejich analýza a proces návrhu tak patří mezi základní, aplikačně zaměřené, dovednosti bakalářů. V předmětu jsou vyučovány pasivní a aktivní filtrační struktury s tradičními i nekonvenčními funkčními bloky (syntetické induktory, prvky známé jako FDNR, superinduktory), filtry využívající speciální fyzikální principy (SAW, krystalové filtry) a filtry založené na spínaných dějích (spínané kapacitory). Z hlediska praktické použitelnosti se jedná o setrvačné elektronické systémy zpracovávající v reálném čase spojité signály o kmitočtech do zhruba 100MHz. V počítačových cvičeních je řešena problematika analýzy a syntézy typických zapojení filtrů pomocí dostupných programů (Orcad Pspice, Snap, NAF, Matlab, Mathcad) včetně optimalizace návrhu filtru z různých hledisek.

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu:
1. rozumí základním vlastnostem elektrických filtrů a principu filtrace v časové i kmitočtové oblasti
2. umí interpretovat libovolnou přenosovou funkci a odvodit příslušné kmitočtové charakteristiky
2. je schopen navrhnout pasivní i aktivní filtr pro danou aplikaci včetně výpočtu numerických hodnot všech součástek
3. popsat funkci krystalových a SAW filtrů i struktur se spínanými kapacitory
4. kompletně analyzovat a navrhovat filtrační obvod na počítači

Prerekvizity

Jsou požadovány středoškolské znalosti matematiky (operace se zlomky, řešení soustavy lineárních rovnic, algebraické úpravy rovnic, Laplaceova transformace) a elektroniky (princip pasivních a základních aktivních součástek), sestavení diferenciálních rovnic jednoduchého obvodu rovněž patří mezi požadované schopnosti. 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

W. K. CHEN: The circuits and filters handbook. CRC Press, Florida, 2000 (EN)
L. P. HUELSMAN: Active and passive filter design. McGraw-Hill New York, 1993 (EN)
T. DOSTÁL: Elektrické filtry - počítačová cvičení. Elektronická skripta. UREL, 2004. (CS)
A. B. WILIAMS, F. J. TAYLOR: Electronic filter design handbook. McGraw-Hill New York, 1995 (EN)
K. HÁJEK, J. SADLÁČEK: Kmitočtové filtry. BEN, 2002. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačová cvičení během semestru (30 bodů), laboratorní měření (10 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů).

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Základy časově spojité filtrace, typy filtrů
2. Přenosové funkce bilineárních filtračních obvodů
3. Přenosové funkce bikvadratických filtrů
4. Pasivní filtry RC a RLC
5. Návrh pasivních příčkových filtrů podle tolerančního pole
6. Aktivní prvky používané ve filtračních obvodech, základní struktury aktivních filtrů
7. Gm-C topologie filtrů, multifunkční filtry
8. Elektronicky rekonfigurovatelné filtry, teorie a praxe
9. Všepropustné fázovací články, vlastnosti a různá zapojení
10. Imitanční konvertory a invertory, syntetické funkční bloky, příklady použití
11. Filtry se spínanými kapacitory, vlastnosti a praktické využití
12. Krystalové filtry, SAW filtry a electromechanické koncepce
13. Filtry s rozprostřenými parametry, přednáška organizovaná ve spolupráci s VVU Brno

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou filtrace spojitých signálů a návrhu pasivních i aktivních analogových filtrů pro praktické aplikace v kmitočtových pásmech do 100 MHz.

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 BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
Program BPC-IBE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
Program BPC-SEE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
Program BPC-AUD bakalářský
specializace AUDB-TECH , 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
Program BPC-EKT bakalářský, 2. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
Program BPC-MET bakalářský, 3. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
Program BPC-TLI bakalářský, 3. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný