Detail předmětu

Analogové integrované obvody

FEKT-MAIOAk. rok: 2012/2013

1. ZÁKLADNÍ PRINCIPY ANALOGOVÉ INTEGROVANÉ TECHNIKY

1.1. TRANZISTOROVÁ ROVNICE PRO BIPOLÁRNI TRANZISTOR
- Základní výpočty s tranzistorovou rovnicí
- Sériová kombinace Vbe+Vr
- Výpočet transkonduktance

1.2. SOUBĚH
- Princip technologického, litografického a teplotního souběhu
- Použití pravidel souběhu pro návrh odporového děliče
- Použití pravidel souběhu pro bipolární a MOS tranzistorovou dvojici

1.3. PROUDOVÉ ZRCADLO, PROUDOVÝ ZDROJ
- Princip proudového zrcadla s bipolárními a MOS tranzistory
- Chybové faktory proudového zrcadla
- Použití kaskódy v proudových zrcadlech
- Výpočet hodnot prvků proudového zdroje

1.4. AKTIVNÍ ZÁTĚŽ
- Princip aktivní zátěže
- Princip elementárního proudového komparátoru
- Výpočet zisku stupně s aktivní zátěží

1.5. DIFERENCIÁLNÍ TRANZISTOROVÝ STUPEŇ
- Princip diferenciálního tranzistorového stupně
- Výpočet transkonduktance bipolárního diferenciálního tranzistorového stupně
- Výpočet transkonduktance bipolárního diferenciálního tranzistorového stupně s emitorovou degenerací
- Výpočet zisku bipolárního diferenciálního tranzistorového stupně s odporovou zátěží
- Diferenciální tranzistorový stupeň s aktivní zátěží
- OTA transkonduktanční stupeň
- Elementární komparátor s diferenciálním vstupem

2. ZÁKLADY NÁVRHU ANALOGOVÝCH INTEGROVANÝCH BLOKU

2.1. PROUDOVÝ ZDROJ IPTAT
- Generátor dVbe napětí
- Princip proudového zdroje IPTAT - " Americký" koncept
- Zpětnovazební nízkonapěťový IPTAT proudový zdroj
- Elementární zdroj BG napětí
- Plovoucí BG zdroj

2.2. OPERAČNÍ ZESILOVAČ
- Obecný jednostupňový operační zesilovač
- Jednostupňový zesilovač s vysokým ziskem
- Dvojstupňový operační zesilovač s emitorovým sledovačem
- Buffer s jednotkovým zesílením
- Obecný koncový stupeň Rail-to-Rail
- Koncový stupeň Rail-to-Rail typu emitorový sledovač
- Operační zesilovač se stupněm typu folded cascode
- Princip kmitočtové kompenzace
- Kmitočtová kompenzace zpětnovazebního IPTAT proudového zdroje
- Millerovská kmitočtová kompenzace, výpočet AC přenosu operačního zesilovače
- Eliminace RHP nuly

2.3. BAND GAP REFERENCE
- Princip Band Gap reference
- Band Gap reference podle P. Brokawa s aktivní zátěží
- Band Gap reference podle P. Brokawa s odporovou zátěží a operačním zesilovačem
- Band Gap Předstabilizátor

2.4. ROVNICE PRO MOS TRANZISTOR, DIF. STUPEŇ MOS,

2.5. NÁVRH DVOURAMPOVÉHO OSCILÁTORU
- Blokové schéma dvourampového oscilátoru
- Předstabilizátor
- Napěťová a proudová reference
- Blok oscilátoru

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Získané vědomosti pokrývají současný stav znalostí o analogových integrovaných obvodech a jejich perspektivách.
Důkladně budou probrány jak základní funkční bloky tak i vybrané standardní IO. Předmět se důsledně orientuje pouze
na současně používané a perspektivní technologie a typy IO.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

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

Přednáška, cvičení
Osnova:
TRANZISTOROVÁ ROVNICE PRO BIPOLÁRNI TRANZISTOR
SOUBĚH
PROUDOVÉ ZRCADLO, PROUDOVÝ ZDROJ
AKTIVNÍ ZÁTĚŽ
DIFERENCIÁLNÍ TRANZISTOROVÝ STUPEŇ
PROUDOVÝ ZDROJ IPTAT
OPERAČNÍ ZESILOVAČ
BAND GAP REFERENCE
ROVNICE PRO MOS TRANZISTOR, DIFERENCIÁLNÍ STUPEŇ MOS,
NÁVRH DVOURAMPOVÉHO OSCILÁTORU

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty důkladně se současným stavem a perspektivami analogových integrovaných obvodů bipolárních i unipolárních a připravit je na návrhově orientovaný předmět Návrh analogových integrovaných obvodů CMOS-NAI.

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

Allen, P., E., Holberg, D., R. CMOS analog circuit design (EN)
Sedra,A.-Smith,K.: Microelectronic Circuits, Oxford Univ. Press, 1998 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EVM , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor M-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M1-EVM , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.
Ing. Petr Kadaňka

Osnova

Úvod do teorie lineárních, nelineárních a parametrických obvodů, translineární obvody
Obecný princip zesilování
Obvody v proudovém režimu
Zpětná vazba a stabilita
Základní funkční bloky analogových IO
Operační zesilovače a sítě
Aktivní filtry
Tvarovače a měniče signálu
Regenerativní obvody
A-Č převodníky
Fázové závěsy
Perspektivy analogové integrované techniky

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.
Ing. Roman Prokop, Ph.D.

Osnova

Aktivní zátěž - proudová zrcadla, BT, CMOS
Zesilovač s aktívní zátěží, BT a CMOS
Diferenční zesilovač, BT a CMOS
Zakázkový operační zesilovač, BT
Transkonduktanční operační zesilovač CMOS
Oscilátory
Aktivní filtry
Klopné obvody