Detail předmětu

Electronic Circuits Theory

FEKT-NTEOAk. rok: 2017/2018

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 a návrhu pasivních příčkových článků. Dále jsou řešeny problémy zpětné vazby a stability systémů, oscilační podmínky a metody řešení nelineárních elektronických obvodů.

Jazyk výuky

angličtina

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

K.Vrba, F.Kouřil: Non-linear and parametric circuits, Ellis Horwood Ltd., Chichester, 1988 (EN)

Doporučená literatura

Ch. A. Desoer, E. S. Kuh:Basic circuit theory.McGraw-Hill, New York, 1969 (EN)
J. Vlach, K. Singhal: Computer methods for circuit analysis and design. VAN, New York, 1994 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

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

  • Program AUDIO-PU magisterský navazující

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Úvod do teorie elektronických obvodů a systémů.
Moderní elektronické prvky a funkční bloky, jejich popis a ABM modelování.
Modelování reálných elektronických prvků a funkčních bloků.
Analýza linearizovaných obvodů s regulárními prvky.
Analýza linearizovaných obvodů s neregulárními prvky a funkčními bloky.
Obecné vlastnosti obvodových funkcí. Popis obvodů v kmitočtové a časové oblasti.
Citlivostní a toleranční analýza obvodů. Analýza šumu.
Návrh a syntéza obvodů, syntéza dvojpólů RLC.
Počítačem podporovaná analýza a návrh obvodů. Studium parazitních jevů. Optimalizace.
Analýza stability obvodů. Oscilace v obvodech.
Princip činnosti nelineárních a parametrických obvodů. Obvody v proudovém módu.
Metody analýzy nelineárních obvodů.
Princip činnosti spínaných obvodů, obvody se spínanými kapacitory a spínanými proudy.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Úvodní informace, řešení elektr. úloh programem MATHCAD
Symbolická analýza obvodů programem SNAP
Základní seznámení s programem PSPICE
Stejnosměrná a střídavá analýza elektrických obvodů
Časová analýza, modely základních prvků
Návrh a analýza jednoduchého zesilovače
Závěrečný test.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Operační zesilovač, vlastnosti, aplikace
Dvojpóly se záporným vstupním odporem
Tranzistorový zesilovač a omezovač
Změna spektra v nelineárních obvodech
Diodové usměrňovače jednocestné a dvoucestné
Parametrický amplitudový modulátor
Závěrečný test (15 b.)