Detail předmětu

Electronic Circuits Theory

FEKT-NTEOAk. rok: 2018/2019

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

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

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 AUDIO-PU magisterský navazující

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

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

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

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.)