Detail předmětu

Konstrukce elektronických zařízení

FEKT-BKC-KEZAk. rok: 2023/2024

Konstrukce a vlastnosti signálových spojů, napájecí rozvody - odrušení a zemní smyčky. Parazitní jevy a jejich potlačení - vazby u vstupních a výstupních obvodů, parazitní kapacity a indukčnosti, termoelektrické napětí, přepětí na indukční zátěži, odrazy na vedení, přeslechy. Stínění proti elektrickému a magnetickému poli, ekvipotenciální stínění. Výběr součástek a aplikační doporučení - diskrétní prvky (RLC, přepěťové a nadproudové ochrany, konektory), operační zesilovače, komparátory, A/D a D/A převodníky, vzorkovače s pamětí, číslicové obvody. Mechanická konstrukce: řídicí, ovládací a indikační prvky - rozmístění na předním panelu, konstrukce přístrojových skříní, odvod tepla, termostaty. Plošné spoje, připojování vodičů a součástek, ruční a strojní pájení. Bezpečnostní požadavky na konstrukci přístrojů. Metodika oživování elektronických přístrojů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány základní znalosti z teoretické elektrotechniky a elementární základy z analogové a číslicové techniky.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Z konstrukčních cvičení může student získat až 20 bodů. Část konstrukčních cvičení může být realizována formou samostatného projektu. Vlastní zkouška je písemná a student za ni může získat až 80 bodů. Zkouška je zaměřena na prověření znalosti aplikačních zásad při konstrukci elektronických přístrojů a to jak po stránce elektronické, tak i po stránce mechanického řešení.
Konstrukční cvičení jsou povinná. Pokud je část konstrukčních cvičení realizována formou samostatného projektu, je jeho odevzdání jednou z podmínek pro udělení zápočtu. Řádně omluvená zmeškaná konstrukční cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit v jiném termínu, obvykle v zápočtovém týdnu.

Učební cíle

Seznámit se s praktickými zásadami konstrukce elektronických přístrojů a zařízení jak po stránce elektrické, tak i mechanické. V rámci cvičení se student seznámí s počítačovým návrhem plošných spojů. Předmět je prakticky vhodný pro všechny obory bakalářského studia, protože přibližuje skutečnou práci návrháře a konstruktéra elektronických přístrojů a zařízení.
Zájemce získá konkrétní aplikační poznatky z konstrukce elektronických přístrojů, které se jinak získávají delší praxí ve vývoji. Přitom je kladen důraz na pochopení fyzikální podstaty probíraných problémů tak, aby poznatky bylo možné aplikovat i na jiné případy. Naučí se předvídat a odhalovat řadu problémů, které vznikají při vývoji nových přístrojů a to jak v části elektrické, tak i v oblasti mechanické konstrukce. Absolvent bude schopen navrhnout napájecí rozvody a jejich blokování, realizovat stínění kritických částí zařízení, bude seznámen s aplikačními zásadami a doporučeními pro různé pasivní a aktivní elektronické obvodové prvky. Bude obeznámen s principy návrhu konstrukčního řešení přístrojových skříní včetně rozvržení ovládacích a indikačních prvků na předním panelu. Seznámí se s návrhem chlazení výkonových prvků včetně odvodu tepla z přístrojových skříní. Naučí se základní metodiku oživování elektronických systémů a hledání závad.

Základní literatura

VRBA, Kamil. Konstrukce elektronických zařízení. Elektronická skripta, Brno: VUT v Brně 2017

Doporučená literatura

NIKNEJAD, Ali, M.: Electromagnetics for High-Speed Analog and Digital Communication Circuits. Cambridge: Academic press 2007

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský, libovolný ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BKC-TLI bakalářský, 3. ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.

Osnova

Elektrická konstrukce: konstrukce signálových spojů a jejich vlastnosti, napájecí zdroje, rozvod napájení, rozvod zemního vodiče, zemní smyčky, galvanické oddělení obvodů, stínění elektrického a magnetického pole, ekvipotenciální stínění, parazitní jevy a jejich potlačení

Výběr a aplikační pravidla pro pasivní elektronické prvky: rezistory, kapacitory, induktory, vyráběné řady pasivních prvků, krystalové rezonátory a oscilátory, přepěťové ochrany: bleskojistky, varistory, transily, nadproudové ochrany: tavné, termistorové a polovodičové pojistky

Aplikační pravidla pro aktivní elektronické obvodové prvky: operační zesilovače, vzorkovače a sledovače s pamětí, komparátory, časovače, A/D a D/A převodníky, digitální obvody

Mechanická konstrukce: požadavky na konstrukci přístroje, řídicí a ovládací prvky a jejich umístění na ovládacím panelu, sdělovací a indikační prvky a jejich umístění na ovládacím panelu, výtvarná a technická kritéria při návrhu přístrojů, konstrukce přístrojových skříní, odolnost zařízení vůči vnějším vlivům (rázy, vibrace, vlhko aj), chlazení součástek, odvod tepla ze zařízení, plošné spoje, metody připojování součástek, konektory

 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.

Osnova

Systém Autodesk Eagle pro návrh desek plošných spojů (DPS), základní charakteristiky, limity studentské verze.
Control panel: založení nového projektu a schématu, práce s editorem schématu.
Možnosti zadávání příkazů: standardní ikony, příkazový řádek a menu Assign, kontextové menu.
Kreslicí hladiny v editoru schématu, kontrola zapojení schématu (Electrical Rule Check).
Práce s editorem desky, popis hladin, vygenerování nové DPS ze schématu, techniky rozmisťování součástek na složitých deskách.
Konzistence schématu a desky (forward and back annotation), kontrola správnosti návrhu (Design Rule Check = DRC).
Konstrukční třídy plošných spojů, nastavení DRC podle vybrané konstrukční třídy.
Pokročilejší postupy: třídy spojů (Net Classes), řešení zemního rozvodu na DPS.
Ladění délek spojů (příkaz Meander), diferenciální páry, jejich výpočet a realizace na DPS.
Editor knihoven, vnitřní struktura knihoven v Eagle (Symbol, Package, Device).
Generování výrobních dat, nepájivá maska, servisní potisk atd. Datové formáty EPS, Gerber, Excellon.
Automatizace úloh v Eagle: skripty (SCR) a uživatelské programy (ULP).
Test v hodině (návrh jednoduché desky).
Individuální domácí projekt.