Detail předmětu

Návrh moderních elektronických obvodů

FEKT-DRE1Ak. rok: 2011/2012

Počítačové modelování elektronických obvodů: programy třídy Spice, výpočet ustálené odezvy, přibližná symbolická analýza, modelování systémů v jazyku VHDL-AMS, řešení obvodů s úseky vedení, analýza integrity signálu, simulace obvodů se spínači.
Návrh analogových integrovaných obvodů: základní prvky v technologii CMOS, praktické cvičení – návrh transkonduktančního operačního zesilovače, řešení speciálních úloh (ochrana před elektrostatickými výboji, latch-up, EMC integrovaných obvodů).
Optimalizace obvodů: formulace kriteriální funkce, lokální optimalizační metody , globální optimalizační metody, více-kriteriální úlohy.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Principy klasické obvodové simulace, modelování ve VHDL-AMS, přibližná symbolická analýza, řešení obvodů s úseky vedení, integrita signálu, analýza spínaných obvodů. Optimalizace. Základy návrhu analogových integrovaných obvodů v technologii CMOS.

Prerekvizity

-

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Projekt a závěrečná rozprava.

Osnovy výuky

1. Počítačové modelování elektronických obvodů - 6 seminářů (Doc. Dr. Ing. Zdeněk Kolka, Doc. Ing. Lubomír Brančík, CSc.)
2. Návrh analogových integrovaných obvodů - 4 semináře (Dr. Ing. Pavel Horský, AMI Semiconductor)
3. Optimalizace obvodů - 3 semináře (Prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida)

Učební cíle

Cílem semináře je podat přehled o moderních metodách pro analýzu a návrh diskrétních i integrovaných elektronických obvodů.

Základní literatura

DEB, K. Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms. Chichester: J. Wiley & Sons, 2002. (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)
VLACH, J., SINGHAL, K.: Computer Methods for Circuit Analysis and Design (2nd ed.). New York: Van Nostrand Reinhold, 1994. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-KAM , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-SEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-TEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-TLI , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-MET , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-EST , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-FEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-MVE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-BEB , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-FEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-MVE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-TEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-TLI , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-EST , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-BEB , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-KAM , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-SEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-MET , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EKT-PPA doktorský

    obor PP-FEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-MVE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-BEB , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-EST , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-SEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-TEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-TLI , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-MET , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PP-KAM , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EKT-PKA doktorský

    obor PK-FEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-MVE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-TEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-TLI , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-EST , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-BEB , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-KAM , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-SEE , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor PK-MET , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

*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.