Detail předmětu

Návrh analogových integrovaných obvodů

FEKT-BPC-NAOAk. rok: 2020/2021

Základní rozdělení integrovaných obvodů. Problematika návrhu integrovaných obvodů, metodologie návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody. Základní pracovní režimy tranzistorů MOS, modely tranzistorů MOS. Návrh a simulace základní bloků analogových IO (proudová zrcadla, referenční obvody, koncové stupně, zesilovače, OTA). Postupy a pravidla pro návrh topologií (masek) analogových IO. Využití pokročilých programových balíků (OrCAD PSICE) pro procvičení komplexního návrhu analogových IO.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní kroky v procesu návrhu integrovaného obvodu,
- popsat základní strukturu čipu resp. tranzistoru na čipu,
- navrhnout a verifikovat základní bloky analogových IO (proudové zrcadlo, reference, tranzistorové zesilovače, koncové stupně),
- navrhnout a ověřit základní parametry struktury OZ a OTA,

Prerekvizity

U studenta se předpokládají základní znalosti v oblasti elektronických součástek (zejména tranzistorů, rezistorů a kapacitorů) a dále pak znalosti principů základních analogových obvodů (tranzistorový zesilovač, operační zesilovač, zpětná vazba apod.).

Doporučená nebo povinná literatura

Baker, J.R.:"CMOS circuit design, layout and simulation", IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 0-471-70055-X, 2005 (EN)
Bečvář, D., Stehlík, J.: "Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO)", učební text, VUT Brno 2011 (CS)
Razavi:"Design of analog integrated circuits", McGraw-Hill, ISBN 0-07-238032-2, 2001 (EN)
ALLEN, P., E., HOLBERG, D., R. CMOS analog circuit design, second edition.Oxford University Press, New York 2002, ISBN 0-19-511644-5 (EN)
KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů. 2015. s. 1-122. (CS)
KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů - počítačová cvičení. 2014. s. 1-35. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášku a počítačová a numerická cvičení.

Způsob a kritéria hodnocení

- maximálně 30 bodů za protokoly z počítačových cvičení,
- až 10 bodů za půlsemestrální test,
- maximálně 60 bodů za semestrální zkoušku, které je rozdělena na písemnou (45 bodů) a ústní část (15 bodů).

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky návrhu integrovaných obvodů (IO). Postup návrhu IO.
2. Technologie CMOS – tranzistor MOS, pasivní prvky, výrobní proces v technologii CMOS.
3. Analogový model tranzistoru MOS – model malosignálový i pro velké signály, pracovní režimy tranzistoru, charakteristiky.
4. Proudová zrcadla – návrh, simulace, základní druhy, parametry a vlastnosti.
5. Proudové reference – návrh, simulace, základní druhy, parametry a vlastnosti.
6. Napěťové reference – návrh, simulace, základní druhy, parametry a vlastnosti.
7. Jednoduchý zesilovač MOS – návrh, simulace, parametry a vlastnosti.
8. Diferenční zesilovač – návrh, simulace, parametry a vlastnosti.
9. Koncové stupně operačních zesilovačů – návrh, simulace, základní druhy, parametry a vlastnosti.
10. Dvoustupňový operační zesilovač – návrh, simulace, parametry a vlastnosti.
11. Postupy a pravidla pro návrh topologie (masek) analogových IO.

Cíl

Cílem je seznámit studenty s problematikou procesu vzniku integrovaného obvodu, návrhem základních bloků a jejich topologie.

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

Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný

  • Program BPC-AMT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský, 3. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský, 3. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor