čeština

4

Absolvent předmětu je schopen (1) navrhovat základní bloky integrovaných obvodů, (2) používat pokročilé metody pro simulaci systémů se spojitým i diskrétním časem, (3) využívat tradiční i netradiční metody pro optimalizaci systémů obecné povahy.

Jsou požadovány znalosti magisterské matematiky (maticový počet, diferenciální rovnice, integrální transformace, teorie grafů) a teorie obvodů (metody formulace rovnic, modely prvků, základní zapojení).

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává dva samostatné projekty.

Dva individuální projekty a jejich obhajoba (2 x 50 bodů).

1. Počítačové modelování elektronických obvodů - 4 semináře
- Metody pro řešení ve stejnosměrné, frekvenční a časové oblasti. Přesnost výpočtu, problémy s konvergencí.
- Výpočet ustálené odezvy v časové, spektrální a kombinované oblasti. Metody pro přibližnou symbolickou analýzu a jejich využití.
- Metody pro řešení obvodů s úseky vedení. Využití pro analýzu integrity signálu v diskrétních i integrovaných aplikacích.
-Simulace obvodů se spínači. Zpracování nekonsistentních počátečních podmínek.

2. Základní teorémy pro obvody se soustředěnými a rozloženými parametry - 1 seminář
- Matematicky popis vysílacího a přijímacího anténního systému.
- Úvod do teorému reciprocity a jeho aplikací. Reciprocita mezi přijímacím a vysílacím stavem antény (konstrukce Kirchhoffova náhradního obvodu přijímací antény, výkonový teorém reciprocity, podmínka přizpůsobení antény).

3. Návrh analogových integrovaných obvodů - 4 semináře
- Základní obvodové prvky. Specifika CMOS technologie, parazitní prvky, vliv výrobního rozptylu.
- Stavební prvky integrovaných obvodů. Proudová zrcadla, zesilovací stupně. Rozbor činnosti a parazitních vlastností.
- Metodika návrhu základních bloků, analytický model a jeho řešení. Rozbor transkonduktančního OZ.
- Řešení a simulace speciálních úloh: ochrana před elektrostatickými výboji (ESD), latch-up, EMC integrovaných obvodů.

4. Optimalizace obvodů - 3 semináře
- Klasifikace optimalizačních úloh (lokální a globální, jedno- a více-kriteriální, atd.). Formulace kriteriální funkce.
- Lokální optimalizační metody (nejstrmější sestup, Newtonova metoda, kvazi-Newtonovy metody).
- Globální optimalizační metody (evoluční algoritmy, metody swarm-intelligence). Více-kriteriální úlohy.

Cílem předmětu je seznámit studenty s pokročilými metodami pro analýzu, návrh a optimalizaci diskrétních i integrovaných elektronických obvodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

VLACH, J., SINGHAL, K.: Computer Methods for Circuit Analysis and Design (2nd ed.). New York: Van Nostrand Reinhold, 1994. (EN)
CHENG, C .K., LILLIS, J., LIN, S., CHANG, N.: Interconnect Analysis and Synthesis. John Wiley & Sons, New York 2000. (EN)
LAKER, K.R., SANSEN, W. M. C.: Design of Analog Integrated Circuits and Systems. McGraw-Hill, 1994. (EN)
DEB, K. Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms. Chichester: J. Wiley & Sons, 2002. (EN)
Balanis, C. A. (2016). Antenna theory: analysis and design. John Wiley & Sons. (EN)

39 hod., nepovinná

*Počítačové modelování elektronických obvodů I (3 semináře, Doc. Dr. Ing. Zdeněk Kolka)

1. Programy třídy Spice: řešení ve stejnosměrné, frekvenční a časové oblasti. Přesnost výpočtu, problémy s konvergencí. Modely. Ukázkové příklady.

2. Metody pro výpočet ustálené odezvy v časové, spektrální a kombinované oblasti. Metody pro přibližnou symbolickou analýzu a jejich využití.

3. Jazyk VHDL-AMS pro modelování číslicově-analogových systémů. Popis systému, nespojitosti, vazba analogové a číslicové části.

*Počítačové modelování elektronických obvodů II (3 semináře, Doc. Ing. Lubomír Brančík, CSc.)

4. Semisymbolická simulace lineárních obvodů. Nulové body a póly.

5. Metody pro řešení obvodů s úseky vedení. Využití pro analýzu integrity signálu v diskrétních i integrovaných aplikacích.

6. Simulace obvodů se spínači, zpracování nekonsistentních počátečních podmínek.

*Návrh analogových integrovaných obvodů (4 semináře, Dr. Ing. Pavel Horský, AMI Semiconductor).

7. Stavební prvky integrovaných obvodů. Specifika CMOS technologie, parazitní prvky, vliv výrobního rozptylu.

8. Metodika návrhu základních bloků, analytický model a jeho řešení. Rozbor transkonduktančního OZ.

9. Praktické cvičení – návrh transkonduktančního operačního zesilovače.

10. Řešení a simulace speciálních úloh: ochrana před elektrostatickými výboji (ESD), latch-up, EMC integrovaných obvodů.

*Optimalizace obvodů (3 semináře, Prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida)

11. Klasifikace optimalizačních úloh (lokální a globální, jedno- a více-kriteriální, atd.). Formulace kriteriální funkce.

12. Lokální optimalizační metody (nejstrmější sestup, Newtonova metoda, kvazi-Newtonovy metody).

13. Globální optimalizační metody (evoluční algoritmy, metody swarm-intelligence). Více-kriteriální úlohy.