Detail předmětu

Analogová elektronika 2

FEKT-BKC-AE2Ak. rok: 2020/2021

Kurz prohlubuje a rozšiřuje znalosti získané v rámci Analogové elektroniky 1 především v oblasti praktického návrhu analogových obvodů a přináší celou řadu nových oblastí, které jsou ve znalostech návrháře a konstruktéra analogových obvodů nezbytné. Sem patří např. tvarovače signálu, základní tranzistorové stavební bloky (proudová zrcadla, diferenční páry), návrh tranzistorových zesilovacích stupňů a pracovního bodu, spínací obvody, zásady praktické práce s operačními zesilovači a jejich specifické nestandardní aplikace, komparátory, klopné obvody, generátory signálů, atd. Návrh a analýza těchto analogových obvodů náleží k základním dovednostem studentů bakalářského studia zaměřených na slaboproudou elektroniku. Řešené situace na přednáškách jsou doprovázeny počítačovým (OrCAD PSpice, Snap, Matlab) i laboratorním cvičením.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Absolvent (1) rozumí vybraným především prakticky orientovaným oblastem (s důrazem na návrh) pokročilejší analogové elektroniky. Záběr získaných dovedností se pohybuje od znalosti principů základních tvarovacích a spínacích obvodů, jednoduchým stupňů s tranzistory, komparátorů až po zdroje neharmonických signálů. Absolvent (2) dokáže posoudit vhodnost aktivních součástek, (3) zvolit optimální přístup, topologii, koncept, (4) navrhnout/vypočítat hodnoty obvodových prvků pro specifikaci požadovaných provozních parametrů a (5) ověřit činnost obvodu počítačovou simulací i laboratorně.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů elektrotechniky, elektronických součástek, středoškolské matematiky, základů měření a práce v laboratoři a základů počítačové simulace (OrCAD PSpice, Snap, Matlab). Předmět využívá znalostí získaných v rámci kurzů Elektrotechnika I a II, Elektronické součástky, Měření v elektrotechnice, Elektronické praktikum a Analogová elektronika 1.
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.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači i laboratoře. V předmětu je využíván e-learning.

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačová cvičení (16 bodů), laboratorní cvičení (16 bodů), průběžný semestrální test (8 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů). Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.

Osnovy výuky

1. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s unipolárními tranzistory (parametry a výpočet pracovního bodu)
2. Návrh laditelných oscilátorů I (analýza charakteristické rovnice, oscilační podmínka a kmitočet, analýza vztahů mezi generovanými signály)
3. Návrh laditelných oscilátorů II (závislost oscilačního kmitočtu na ladícím parametru, elektronické řízení, vícefázové výstupy, stabilizace amplitudy, zdroje nepřesností, metody rozšíření ladícího rozsahu)
4. Diodové funkční měniče, tvarovače a omezovače
5. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou (dvojbrany, časové konstanty, přechodné děje, parametry pravoúhlého signálu)
6. Bipolární a unipolárních tranzistorové spínače
7. Analogové komparátory (vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)
8. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, TTL hradla)
9. Generátory neharmonických kmitů I (základní generátory s OZ)
10. Generátory neharmonických kmitů II (speciální řešení, elektronické ladění, PWM)
11. Zásady pro praktickou práci s operačními zesilovači (parazitní jevy a ochranná opatření)
12. Základní bipolární a unipolárních stavební bloky (diferenční pár, linearizace a degenerace, konstrukce jednoduchého operačního zesilovače)
13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se specifickými oblastmi analogových obvodů se zaměřením na impulzní, spínací, porovnávací a další lineární a nelineární aplikace tranzistorů, operačních zesilovačů a moderních aktivních prvků a směřovat jejich práci především k praktickému využití získaných poznatků.

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.

Základní literatura

BIOLEK, D.; HÁJEK, K.; KRTIČKA, A.; ZAPLATÍLEK, K.; DOŇAR, B. Elektronické obvody I. Brno: Univerzita obrany, 2006. (CS)
VOBECKÝ, J.; ZÁHLAVA, V. Elektronika - součástky a obvody, principy a příklady. Praha: Grada, 2005. (CS)

Doporučená literatura

PUNČOCHÁŘ, J. Operační zesilovače v elektronice. Praha: BEN – technická literatura, 2002. (CS)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský, 2. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou (dvojbrany, časové konstanty, přechodné děje, parametry pravoúhlého signálu)
2. Diodové tvarovače, omezovače a jejich aplikace
3. Praktické vlastnosti základních bipolárních a unipolárních stavebních bloků (proudové zrcadlo, diferenční pár, operační zesilovač)
4. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s bipolárním a unipolárním tranzistorem (parametry a výpočet pracovního bodu)
5. Bipolární a unipolárních tranzistorové spínače
6. Zásady pro praktickou práci s operačními zesilovači (parazitní jevy a ochranná opatření)
7. Analogové komparátory (vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)
8. Operační zesilovače ve vybraných aplikačních situacích
9. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, další aktivní prvky)
10. Návrh laditelných jedno a vícefázových oscilátorů
11. Návrh laditelných generátorů neharmonických kmitů
12. Další principy generování signálů (šum, zázněj, nekoherentní a koherentní syntéza - fázový závěs)
13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Průchod signálu lineární soustavou (odvození vývoje napětí v čase při buzení skokovými změnami napětí) a návrh diodových tvarovačů a omezovačů
2. Výpočty v základních stavebních blocích (zrcadlo, diferenční pár, OZ) a návrh jednoduchých zesilovačů s bipolárním a unipolárním tranzistorem
3. Výpočtový návrh bipolárních a unipolárních tranzistorových spínačů a komparátorů (topologie, prahy)
4. Návrh klopných obvodů a aplikace časovače NE555
5. Přístupy k návrhu harmonických oscilátorů a tvarových generátorů
6. Návrh obvodu fázového závěsu

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou
2. Omezovače a tvarovače signálů
3. Zesilovače s unipolárními tranzistory
4. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače
5. Analogové komparátory
6. Diskrétní a integrované klopné obvody
7. Principy generování signálů I (zdroje harmonických a tvarových kmitů)
8. Principy generování signálů II (RF, šum, syntezátory)

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Omezovače a tvarovače signálů
2. Zesilovače s unipolárními tranzistory
3. Měření parametrů tranzistorových spínačů
4. Analogové komparátory a jejich aplikace
5. Diskrétní tranzistorové klopné obvody a časovač NE555
6. Harmonické oscilátory
7. Diskrétní a integrované generátory tvarových průběhů
8. Principy generování vysokofrekvenčních signálů

eLearning