Detail předmětu

CAD of Electronic Circuits

FEKT-CREOAk. rok: 2013/2014

Studenti se seznámí se základní principy návrhu elektronických obvodů s využitím počítače. Naučí se používat programem CADENCE PSpice pro řešení obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti, pro analýzu vlivu tolerancí prvků na chování obvodu a pro optimalizaci. Kurs pokračuje probíráním modelů pasivních a aktivních prvků, tvorbou nových knihoven modelů a značek. Metody a postupy jsou demonstrované na návrhu základních obvodů s operačními zesilovači a tranzistory (zesilovače, oscilátory, filtry). V rámci samostatného projektu studenti navrhnou a charakterizují zadaný elektronický obvod.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen (1) použít základní metody pro analýzu elektronických obvodů v stejnosměrné, střídavé a časové oblasti, (2) využít pokročilé metody pro toleranční analýzu a optimalizaci, (3) kompletně navrhnout elektronický obvod a provést jeho charakterizaci.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů elektronických prvků (pasivní a polovodičové prvky) a elektronických obvodů (základní zákony a zapojení elementárních obvodů).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat během semestru 40 bodů za aktivní práci v počítačových cvičeních. Za individuální projekt je uděleno maximálně 35 bodů, za půlsemestrální test lze získat dalších 25 bodů.

Osnovy výuky

1. Jazyk Spice: syntaxe, definice prvků, makroobvody, modely, knihovny.
2. Metody pro simulaci obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti, volba počátečních podmínek, nastavení parametrů simulace.
3. Pokročilé funkce postprocesoru.
4. Toleranční a citlivostní analýza, Monte Carlo, nejhorší případ.
5. Optimalizace. Symbolická analýza.
6. Modelování elektronických prvků a soustav
7. Formální modely složitých struktur, operační zesilovače.
8. Řešení zpětné vazby, stability a kompenzace.
9. Návrh oscilátorů.
10. Návrh analogových frekvenčních filtrů.
11. Analýza vlivu parazitních vlastností aktivních prvků.
12. Návrh a optimalizace tranzistorových obvodů.
13. Modelování základních spínaných zdrojů.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními metodami a programy pro počítačové řešení, návrh a optimalizaci elektronických obvodů a systémů, s vytvářením simulačních modelů základních prvků a komplexnějších subsystémů, s návrhem elementárních obvodů s transistory a operačními zesilovači.

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

MALIK, N. R.: Electronic Circuits - Analysis, Simulation, and Design. Prentice-Hall (USA), 1995 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-EST , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

1. Spice language: syntax, part definition, subcircuits, models, libraries.
2. Circuit characterization in DC, AC, and time domains, initial conditions. Optimization.
3. Tolerance and sensitivity analysis, Monte Carlo, worst case analysis.
4. Modeling of electronics devices and subsystems, operational amplifiers.
5. Feedback and stability.
6. Design of transistor circuits.
7. Modeling of switched power supplies. Computer-aided design of analog frequency filters.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

1. Introduction to the PSpice program. Device characteristics, operating point, small-signal parameters.
2. Model creation.
3. Advanced functions of postprocessor. Frequency response.
4. Tolerance and sensitivity analyses, Monte Carlo, worst-case analysis. Determination of required part tolerances.
5. Modeling of operating amplifier.
6. Analysis of feedback loop in circuits with operating amplifier, compensation.
7. Design of RC oscillator, amplitude stabilization.
8. Transistor amplifier: design, symbolic analysis, stability.
9. Design of frequency filter - complete design including tolerance analysis.
10. Influence of real parameters of operating amplifiers on filter properties.
12. Averaged model of DC-DC converter.
12. - 13. Individual projects.