Detail předmětu

Modelování a simulace v mikroelektronice

FEKT-MMSIAk. rok: 2012/2013

Modelování a analýza elektronických obvodů a mikroelektronických struktur.
Analyzační a simulační programy SNAP a OrCadPSpice. Význam a použití různých typů analýz.
Individuální projekty.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Kadlec, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Ovládání nástrojů pro simulaci elektronických obvodů.
Modelování analogových elektronických obvodů.

Prerekvizity

Analogové elektronické obvody.

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

do 30 bodů za individuální projekt
do 10 bodů za praktické přezkoušení v Cp
do 10 bodů za Cp
do 50 bodů za zkoušku, z toho do 40 bodů za písemnou a do 10 bodů za ústní část.

Osnovy výuky

Modelování, analýza, simulace. Simulované obvody a děje. Matematické modely v obvodových simulátorech. Simulační programy.
Struktura programů založených na symbolických algoritmech. Modelování a analýza linearizovaných obvodů.
Struktura numerických simulátorů. SPICE. Modely součástek.
Tvorba modelu obvodu. Práce se schématickým editorem.Typy analýz, analyzační módy a režimy.
Analýza "Transient". Fourierova analýza.
Analýzy "AC" a "DC". Šumová analýza.
Rozšiřující typy analýz. Analyzační režimy.
Krokování, teplotní a vyhodnocovací analýza.
Analýzy "Monte Carlo" a "Worst Case".
Optimalizace.
Hierarchické modelování.
Problémy při počítačové simulaci a způsoby jejich překonávání.

Učební cíle

Navázat na základní znalosti z oblasti návrhu analogových obvodů, polovodičových prvků a mikroelektronických struktur. Zvládnutí problematiky počítačové analýzy a modelování prvků a obvodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Individuální projekty.

Základní literatura

Biolek, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze. BEN, technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-125-X. (CS)

Doporučená literatura

Vladimirescu, A. The SPICE Book. John Wiley & Sons, Inc., 1994. ISBN 0-471-60926-9. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-MEL , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-MEL , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Kadlec, Ph.D.

Osnova

Modelování, analýza, simulace. Typy modelů, typy analýz. Nejčastější cíle analýzy elektronických obvodů.
Softwarové nástroje pro simulaci. Popis možností dostupných analyzačních a simulačních programů.
Struktura programů založených na symbolických algoritmech. Metody zadávání vstupních dat. Soubory podporující simulaci. Mechanismy výpočtů obvodových funkcí. Mechanismy získávání numerických výsledků.
Struktura numerických simulátorů se zaměřením na OrCadPSpice. Filozofie modelování. Struktura vstupních souborů a jejich tvorba.
Zásady tvorby netlistu. Modely základních obvodových prvků. Příkaz .model. Subobvody a práce s nimi.
Základní typy analýz - rozdělení a vlastnosti. Syntaxe.
Rozšiřující typy analýz - rozdělení a vlastnosti. Teplotní analýza - přehledově.
Zásady práce se schématickým editorem. Práce s projekty v OrCadPSpice. Simulační profily. Práce s postprocesorem PROBE.
Analýza "Transient". Práce s počátečními podmínkami a stejnosměrným pracovním bodem. Hledání ustálených stavů. Fourierova analýza.
Analýza "DC".
Analýza "AC". Šumová analýza.
Analýzy .TF a .SENS.
Teplotní analýza.
Vyhodnocovací analýza.
Statistická analýza.
Optimalizační analýza.
Tvorba hierarchických modelů v PSpice.
Konvergenční problémy a způsoby jejich překonávání. Práce s globálními podmínkami simulace. Práce s příkazem .NODESET.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Pekárek, Ph.D.
Ing. Ondřej Čožík

Osnova

Úvodní hodina. Práce s programem SNAP 2.6.
Práce s programem SNAP 2.6.
Úvod do programu OrCAD PSpice. Práce v textovém módu. Zadání projektu.
Úvod do programu OrCAD PSpice. Práce v schématickém editoru
Řešení vzorových příkladů na různé typy analýz.
Analýza "Transient". Fourierova analýza. Práce na projektu.
Analýzy "AC" a "DC". Šumová analýza. Práce na projektu.
Analýzy .TF, .SENS. Praktické přezkoušení.
Krokování, teplotní a vyhodnocovací analýza. Práce na projektu.
Analýzy "Monte Carlo" a "Worst Case". Práce na projektu.
Optimalizace. Práce na projektu.
Hierarchické modelování. Práce na projektu.
Finální práce na projektu.