čeština

Absolvent předmětu Počítačem podporovaná řešení inženýrských problémů bude rozumět algoritmům řešení elektronických obvodů a systémů v širších souvislostech v návaznosti na programové prostředky počítačové simulace a modelování. Aktivní znalost matematických numerických metod pro řešení je předpokladem efektivního využívání profesionálních programů, v nichž jsou tyto metody implementovány. Bude schopen samostatně aplikovat počítačové modelování v různých programových prostředích a kontrolními mechanismy pro ověření simulací. Absolvent kurzu získá především širší souvislosti v těchto oblastech:

- Úvod do počítačového řešení elektronických obvodů
- Metody analýzy lineárních obvodů
- Metody analýzy nelineárních obvodů
- Citlivostní analýza obvodů, toleranční analýza
- Počítačové modely aktivních prvků elektronických obvodů
- Počítačové modely vedení

Student, který si zapíše předmět, by měl mít základní orientaci v matematice a elektrotechnice, kterou získá v povinných předmětech v předchozím studiu. Jejich absolvování však není nutnou podmínkou pro zápis tohoto předmětu.

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

0-20 bodů za písemný test ve cvičeních, (nepovinná složka).
0-10 bodů za průběžné aktivity ve cvičeních.
0-70 bodů praktická zkouška, povinná část pro absolvování předmětu.
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v základní problematice počítačové simulace, řešení obvodů a systémů, výpočtových metod, popisu vlastností systémů, analýzy a syntézy jednoduchých elektronických systémů.

1. Úvod do počítačového řešení elektronických obvodů (elektronické obvody, základní pojmy a dělení obvodů, obvody lineární a nelineární, dělení a třídění obvodových prvků a obvodů, obvod a jeho model, analýza a syntéza obvodů, návrh obvodů, obvodové funkce, kmitočtové charakteristiky, idealizace elektronických prvků a obvodů, stavy a děje v nelineárních a parametrických obvodech, formulace úkolu při analýze a syntéze nelineárních a parametrických obvodů, řešení obvodů v časové a kmitočtové oblasti, obecná charakteristika základních přeměn v nelineárních a parametrických obvodech, platnost některých zákonů pro nelineární a parametrické obvody, modelování a simulace, heuristické a algoritmické metody).
2. Metody analýzy lineárních obvodů (řešení stejnosměrných poměrů v pasivních odporových obvodech, napětí a proudy v obvodech s ustáleným harmonickým stavem, střídavé poměry v linearizovaných obvodech, přechodné děje v jednoduchých setrvačných obvodech, odporové obvody s operačními zesilovači, setrvačné obvody s operačními zesilovači, obvody s dalšími el. akt. prvky, metoda uzlových napětí, modifikovaná metoda uzlových napětí, grafové metody).
3. Metody analýzy nelineárních obvodů (základy analýzy nelin. obvodů, zjednodušování stejnosměrných charakteristik, metoda zatěžovací přímky, numerické řešení nelineárních rovnic).
4. Citlivostní analýza obvodů, toleranční analýza (teoretické základy citlivostní analýzy, citlivost obvodové funkce, citlivost kmitočtových charakteristik, citlivost pólů a nulových bodů, citlivost parametrů pólů, víceparametrové souhrnné citlivosti, toleranční analýza – základní princip).
5. Počítačové modely aktivních prvků elektronických obvodů (modelování vstupních a výstupních obvodů, kmitočtově závislé modely, modelování dynamických parametrů, příklady modelů, popis modelů v počítačových programech).
6. Počítačové modely vedení (modelování vedení, typy modelů vedení, příklady modelů, popis modelů v počítačových programech).

Cílem předmětu je prohloubení dosavadních a získání dalších znalostí studentů o prakticky využitelné metody, způsoby a řešení elektronických obvodů a systémů se zaměřením na počítačovou simulaci a modelování s využitím různorodých počítačových programů. Propojí se tak znalosti z řady základních předmětů s důrazem na inženýrské řešení.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu, zveřejněná na začátku semestru.

Biolek, D. Řešíme elektronické obvody aneb kniha o jejich analýze. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2004. (CS)
Dobeš, J. Modely polovodičových prvků. Skriptum FEKT VUT v Brně, Ústav mikroelektroniky, Brno 2003. (CS)
Dostál, J. Operační zesilovače konstrukce, obecné zásady analýzy a syntézy operačních obvodů. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2005. (CS)
Láníček, R. Simulační programy pro elektroniku. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2002. (CS)
Punčochář, J. Operační zesilovače v elektronice. Vydavatelství technické literatury BEN, Praha 2002. (CS)
Vlach, J., Singhal, K. Computer Methods for Circuit Analysis and Design. Second Edition. Van Nostrand Reinhold Company, New York 1993. (EN)