Detail předmětu

Konstrukce elektronických zařízení

FEKT-BKEZAk. rok: 2012/2013

Konstrukce a vlastnosti signálových spojů, napájecí zdroje a 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, operační zesilovače, komparátory, elektronické spínače, A/D a D/A převodníky, vzorkovače s pamětí, číslicové obvody, mikroprocesory. Mechanická konstrukce: řídicí, ovládací a indikační prvky - rozmístění na předním panelu, konstrukce přístrojových skříní, odvod tepla, termostaty. Plošné spoje, plošné drátové spoje, připojování vodičů a součástek. Bezpečnostní požadavky na konstrukci přístrojů. Metodika oživování elektronických přístrojů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

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 parazitních jevů 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.

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti z teoretické elektrotechniky.

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

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

1. Konstrukce signálových spojů.
2. Konstrukce napájecích zdrojů a rozvod napájení.
3. Rozvody společného vodiče - země.
4. Parazitní jevy a jejich potlačení.
5. Stínění.
6. Výběr součástek a aplikační zásady.
6.1 Pasivní prvky
6.2 Operační zesilovače
6.3 Komparátory
6.4 Převodníky A/D a D/A
6.5 Číslicové obvody TTL
6.6 Číslicové obvody CMOS
7. Mechanická konstrukce.
8. Bezpečnostní požadavky na konstrukci.
9. Oživování přístrojů.

Učební cíle

Seznámit se s praktickými zásadami konstrukce elektronických přístrojů a zařízení jak po stránce elektrické, tak i mechanické. Předmět je také vhodný i pro jiné obory bakalářského studia, protože přibližuje skutečnou práci návrháře a konstruktéra elektronických přístrojů a zařízení.

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

ARCHAMBEAUTT, B.R.: PCB Design for Real-World EMI Control. Kluwer Academic Publishers, 2002
Buchanan J.E.: BiCMOS/CMOS system design. McGraw-Hill, New York 1998
FAIRCHILD: Analog - mixed signal, interface, logic, non-voltatile memory, power products. Fairchild Semiconductors, www.fairchildsemi.com
Ginsberg G. L.: Printed circuits design. McGraw-Hill, New York 1999
HALL, S.H.; HECK, H.L.: High-Speed Digital Designs. Wiley, 2009
LINEAR TECHNOLOGY: Linear Applications Handbook. Linear Technology, Milpitas 1999
NATIONAL SEMICONDUCTOR: National Analog and Interface Products Databook. National Semiconductor, Santa Clara 1999
NIKNEJAD, A.M.: Electromagnetics for High-Speed Analog and Digital Communication Circuits. Cambridge, 2007

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program ZRZT-J bakalářský

    obor J-ZRT , 3 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-TLI , 3 ročník, letní semestr, volitelný oborový
    obor B-AMT , 3 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor B-EST , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.

Osnova

Konstrukce signálových spojů: symetrické a nesymetrické vedení, vlastnosti signálových spojů, provedení spojů, plošné spoje a jejich vlastnosti, optické spoje
Napájecí zdroje: síťový přívod, síťové spínače, transformátory, odrušovací prostředky (odrušovací kondenzátory, odrušovací tlumivky, odrušovací členy)
Rozvody napájecího napětí: napájecí rozvody v přístrojové skříni a na deskách plošných spojů, rozvody zemí, galvanické oddělení systémů (impulsní transformátorky, optrony)
Parazitní jevy a jejich potlačení: vazby u vstupních a výstupních obvodů, vazby na odporu přívodů, parazitní kapacity a indukčnosti, přechodové odpory, termoelektrické napětí, přepětí na indukční zátěži.
Přenos signálů dlouhým vedením: odrazy na vedení, přeslechy, nabíjení a vybíjení vedení
Stínění elektrického a magnetického pole: stínění systémů a spojů proti elektrickému poli, stínění systémů a spojů proti magnetickému poli
Ekvipotenciální stínění: ochrana izolačním prstencem, teflonový opěrný bod, příklady aktivní izolace kritických bodů
Výběr diskrétních součástek a aplikační doporučení: rezistory, potenciometry a potenciometrické trimry, kapacitory a kapacitní trimry, induktory, diody, tranzistory (bipolární, unipolární; výkonové, vysokofrekvenční)
Aplikační doporučení pro analogové a číslicové integrované obvody: operační a transimpedanční zesilovače, analogové multiplexery a demultiplexery, komparátory a časovače, D/A a A/D převodníky, číslicové integrované obvody, mikroprocesory
Mechanická konstrukce: řídicí a ovládací prvky a jejich rozmístění, sdělovací a indikační prvky, rozmístění řídicích a sdělovacích prvků na předním panelu přístroje, výtvarná a technická hlediska návrhu mechanického provedení, konstrukce přístrojových skříní
Odolnost zařízení: odolnost zařízení vůči rázům, vibracím, proti působení vlhkosti a vody, odvod tepla ze zařízení, chladiče, teplotní stabilizace (termostaty),
Spojování vodičů a součástek: technologie výroby plošných spojů, pájené spoje, ovíjené spoje, zařezávané spoje; technologie povrchové montáže
Bezpečnostní požadavky: základní požadavky, typy tříd přístrojů, pracovní prostředí, ochrana před nebezpečným dotykem, požadavky na izolaci, povrchové cesty a vzdálenosti, pohyblivé přívody

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Hanák, Ph.D.

Osnova

Systémy pro návrh desek plošných spojů (Expedition MentorGraphics).
Zásady návrhu, používané technologie montáže, vliv parazitních jevů na desce, rozvod a blokování napájení.
Moduly Librarian, Package, Layout: definování geometrických prvků, definování desky a pouzder, návrh desky, autoroutery, možnosti nastavení.
Propojení systému na návazná technologická zařízení, generování výstupních dat a jejich zpracování.
Princip výroby desek plošných spojů, práce s fotoplotrem PH3000, generování podkladů, formát gerber.
Vrtání, systém ProtoMate ovládání, příprava dat, formát excellon.
Vytváření nepájivé masky - příprava podkladů.
Osazování desek plošných spojů, SMT.
Práce na individuálním projektu.
Zhodnocení samostatné práce.