Detail předmětu

Teorie elektronických obvodů

FEKT-MTEOAk. rok: 2016/2017

Studenti se seznámí s principy a použitím základních maticových metod (metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů, metoda uzlových napětí) a jejich modifikací (metoda lineárních transformací, metoda zakázaného řádku a metoda razítek) pro řešení linearizovaných elektronických obvodů s moderními aktivními prvky. Kurs pokračuje probíráním důležitých otázek šumové, citlivostní a toleranční analýzy elektronických obvodů. Dále jsou řešeny problémy zpětné vazby a stability systémů, oscilační podmínky a metody řešení nelineárních elektronických obvodů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen (1) použít maticové metody pro ruční řešení linearizovaných obvodů s aktivními prvky, (2) numericky a graficky řešit nelineární obvody, (3) využít počítač k analýze a návrhu zesilovačů, filtrů, oscilátorů a obdobných elektronických obvodů se soustředěnými parametry.

Prerekvizity

Jsou požadovány základní znalosti z oblasti matematiky (operace s vektory a maticemi, řešení soustavy rovnic, derivace, integrace) a elektroniky (Ohmův zákon, Kirchhoffovy zákony).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat během semestru 20 bodů za aktivní práci v počítačových cvičeních a 20 bodů za zvládnutí laboratorních měření. Za konečnou písemnou zkoušku lze získat 60 bodů.

Osnovy výuky

1. Základní zákony a teorémy v elektronických obvodech
2. Obvodové funkce a parametry
3. Maticové metody řešení linearizovaných obvodů s regulárními prvky, část I
4. Maticové metody řešení linearizovaných obvodů s regulárními prvky, část II
5. Maticové metody řešení linearizovaných obvodů s neregulárními prvky, část I
6. Maticové metody řešení linearizovaných obvodů s neregulárními prvky, část II
7. Grafy signálových toků jako nástroj pro řešení linearizovaných elektronických obvodů
8. Citlivostní a toleranční analýza elektronických obvodů
9. Šumová analýza elektronických obvodů
10. Syntéza pasivních dvojpólů
11. Elektronický obvod jako dynamický systém, zpětná vazba a stabilita
12. Metody řešení nelineárních obvodů, chaos v obvodech
13. Návrh aktivních prvků na čipu (přednášející z firmy ON-Semiconductor)

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s analytickými metodami řešení linearizovaných obvodů, numerickými postupy řešení nelineárních obvodů, s využitím počítače při analýze a syntéze nejrůznějších typů elektronických obvodů a dalšími vybranými otázkami z teorie analogových obvodů.

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

J. Petržela: Teorie elektronických obvodů. Skripta FEKT VUT, Brno, 2012. (CS)
T. Dostál: Teorie elektronických obvodů. Elektronická skripta FEKT VUT, Brno, 2006. (CS)

Doporučená literatura

J. Pospíšil, T. Dostál: Teorie elektronických obvodů. Skripta FEI VUT, Brno, 2000. (CS)
Pospíšil, J.: Stručný přehled TEO – I, II. Skripta FEKT VUT, Brno, 2004. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-TIT , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor M1-EST , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-TIT , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor M-EST , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program AUDIO-P magisterský navazující

    obor P-AUD , 1 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-MEL , 1 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
    obor M1-MEL , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

  • 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. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do teorie elektronických obvodů a systémů.
2. Modelování a řešení elektronických obvodů.
3. Topologie elektronických obvodů. Maticové metody analýzy obvodů.
4. Analýza obvodů s regulárními dvojbrany a mnohobrany.
5. Analýza obvodů s neregulárními prvky a funkčními bloky.
6. Metody smíšeného popisu obvodů.
7. Metoda orientovaných grafů.
8. Soustava obvodů a zpětné vazby.
9. Analýza stability, oscilace.
10. Řešení nelineárních obvodů.
11. Toleranční, citlivostní a šumová analýza obvodů.
12. Syntéza a návrh obvodů. Syntéza dvojpólů RLC.
13. Principy moderních netradičně pracujících obvodů (v proudovém módu, parametrických a spínaných).

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.
Ing. Lukáš Langhammer, Ph.D.

Osnova

1. Základní metody analýzy v obvodovém simulátoru Pspice.
2. Aproximace charakteristik, využití programu Matlab.
3. Zpětná vazba, kompenzace.
4. RC oscilátor s Wienovým článkem.
5. Dolní propust Sallen-Key – toleranční analýza.
6. Vliv neideálních vlastností operačního zesilovače.
7. Závěrečný test (15 b.).

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Hrabina, Ph.D.
doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.
Ing. Ondřej Kaller, Ph.D.
Ing. Ondřej Domanský

Osnova

1. Změna spektra v nelineárním obvodě.
2. Zpětná vazba, kompenzace.
3. RC oscilátor s Wienovým článkem.
4. ARC dolní propust 2. řádu Sallen-Key.
5. Analogova násobička.
6. Gyrátory a jejich aplikace.
7. Závěrečný test (15 b.).