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

7

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.).