Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail předmětu
FEKT-BKC-AE2Ak. rok: 2023/2024
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 (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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
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 „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
Počítačová cvičení (16 bodů), laboratorní cvičení (16 bodů), průběžný semestrální test (8 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů = 50 bodů písemná + 10 bodů nepovinná ústní).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
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.
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.
Základní literatura
Doporučená literatura
eLearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Unipolární tranzistory (ochuzovací a obohacovací režim, indukovaný kanál, popis základních modelů, definice parametrů pro návrh aplikací)
2. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s unipolárním tranzistorem (parametry a výpočet pracovního bodu, převodní charakteristika, kmitočtová charakteristika)
3. Návrh laditelných jedno a vícefázových oscilátorů (charakteristická rovnice, fázové posuvy, návrh stabilizace amplitudy, řízení kmitočtu, rozšíření přeladitelnosti)
4. Diodové funkční měniče, tvarovače, omezovače a jejich aplikace
5. Přechodné děje, impulzové signály, přenosové články (parametry pravoúhlého signálu, průchod signálu lineární a nelineární soustavou, kmitočtově závislé dvojbrany, časové konstanty)6. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače (návrh jedno a více-stupňových spínačů, výkonové ztráty, charakter zátěže a protizákmitová opatření)7. Analogové komparátory (nesymetrické, symetrické, okénkové, vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)
8. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, další aktivní prvky)
9. Návrh laditelných generátorů neharmonických kmitů (relaxační generátor, ztrátový a bezeztrátový integrátor v topologii, pulsní šířková modulace, zapojení)
10. Vybrané aplikace operačních zesilovačů (omezovače, převodníky, zdroje proudu, detektory úrovně)
11. Konstrukční zásady a ochranná opatření pro praktickou práci s operačními zesilovači (korekce kmitočtové charakteristiky, kapacitní zátěž, nesymetrie, napájecí rozvody, rychlost přeběhu, šumy, statická elektřina)
12. Praktické vlastnosti základních bipolárních a unipolárních stavebních bloků (diferenční pár, nelineární analýza, linearizace, jednoduchý OTA, jednoduchý operační zesilovač)13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací
Cvičení odborného základu
1. Návrhové příklady zesilovačů s unipolárním tranzistorem
2. Odvození charakteristické rovnice a návrh přeladitelného oscilátoru se stabilizací amplitudy
3. Návrh diodového převodníku trojúhelníkového napětí na harmonické
4. Odvození odezev základních lineárních dvojbranů na napěťový skok
5. Návrh vice-stupňového bipolárního spínače
6. Příklady návrhu vybraných komparátorů, klopných obvodů a časovačů a generátorů neharmonických průběhů
Cvičení na počítači
1. Zesilovače s unipolárními tranzistory
2. Harmonický oscilátor s pásmovou propustí RC
3. Omezovače a tvarovače signálu
4. Přenos impulzového signálu lineární a nelineární soustavou
5. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače
6. Analogové komparátory
7. Diskrétní a integrované klopné obvody
8. Generátory tvarových prùbìhù
Laboratorní cvičení
2. Napětím laditelný kvadraturní oscilátor
3. Diodové omezovače a tvarovače
4. Tranzistorové spínače
5. Komparátory
6. Diskrétní klopné obvody
7. Generátory průběhů
8. Aplikace integrovaného časovače NE555