Detail předmětu

Design of Electronic Instruments

FEKT-NNENAk. rok: 2019/2020

Součástková základna pro elektronické přístroje včetně řídicích mikroprocesorů nebo mikrokontrolérů. Elektrická konstrukce. Metodika návrhu analogových a digitálních bloků přístrojů. Počítačové metody návrhu a využitelnost pro počítačovou simulaci. Koncepce návrhu přístroje nebo zásuvného modulu PC. Základní moduly elektronického přístroje a jejich návrh. Problémy parazitních vazeb a přenosů signálů, elektromagnetická interference a odolnost, parazitní vlastnosti plošných spojů. Návrhová pravidla. Požadavky uživatele, komfort ovládání, vazba na připojitelný počítač PC, dálkové ovládání po sběrnici, připojitelnost na intanet/Internet s protokolem TCP/IP. Zvláštnosti přenosných elektronických přístrojů. Možnosti návrhu plošných spojů. Zhotovení technické dokumentace.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Studenti jsou schopni navrhovat analogové a digitální obvody s integrovanými obvody pro elektronické přístroje, a to včetně vestavěné inteligence použitím mikroprocesoru nebo připojeného počítače PC. Řeší i komplexní návrh vestavěných modulů pro počítače PC a s programovou obsluhou.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Seznámit studenty s návrhem analogových, digitálních, A/D a D/A obvodů pro elektronické přístroje nebo zásuvné moduly pro počítače PC, a to včetně použití mikroprocesorů nebo vestavby na standardní sběrnice počítače PC.

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

Eren, H.: Electronic Portable Instruments: Design and Applications. CRC Press I Llc, Oct 2003, 424 pages, ISBN 0849319986
Horowitz, P.: The Art of Electronics. Winfield Hill, ISBN 0521370957
Vrba, R. a kol.: Navrhování přístrojů s integrovanými obvody. ES VUT, 1998.
Vrba, R.: Navrhování přístrojů s integrovanými obvody. Cvičení. ES VUT, 1990.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-TIT , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor MN-MEL , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Součástková základna pro elektronické přístroje, analogové a digitální integrované obvody, řídicí mikroprocesory a mikrokontroléry. Vnitřní sběrnice a externí vstupní a výstupní sběrnice počítače PC.
Používané průmyslové sběrnice, základní typy, možnost galvanického oddělení.
Elektrická konstrukce. Výběr součástek a aplikační zásady, obvodové řešení, jeho výpočet a optimalizace.
Metodika návrhu analogových a digitálních bloků přístrojů, použití analogových a digitálních integrovaných obvodů. Použití mikroprocesorů, jejich naprogramování a případné využití vazby na vnější počítač PC.
Komunikace po sběrnicích, připojení do sítě intranet/Internet s využitím protokolu TCP/IP. Inteligentní periferie (senzory a aktuátory), využití BlueTooth pro bezdrátové připojení.
Počítačové metody návrhu. PSpice A/D, Optimizer, Eagle, Hyperlinx, Omega Plus.
Koncepce návrhu přístroje nebo zásuvného modulu PC, odlišnosti, zásady. Základní moduly elektronického přístroje a jejich návrh a simulace.
Podrobná analýza příkladu návrhu zásuvné desky pro analogový vstup a analogový výstup počítače PC.
Problémy parazitních vazeb a přenosů signálů, elektromagnetická interference a odolnost, parazitní vlastnosti plošných spojů. Skin efekt, kapacita, indukčnost, rychlost šíření signálu, přeslechy.
Návrhová pravidla pro návrh elektronického přístroje, odlišnosti při návrhu zásuvné jednotky do PC, včetně vnitřního rušení ve skříni PC. Rozmístění součástek, řazení vrstev plošného spoje, zemnění, blokování.
Požadavky uživatele, komfort ovládání, vazba na připojitelný počítač PC, dálkové ovládání po sběrnici, připojitelnost na intanet/Internet.
Možnosti návrhu plošných spojů. Zhotovení technické dokumentace.
Obhajoba samostatných projektů a diskuse o nových trendech.

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Specifikace zadání týmových projektů řešených po 10 studentech. Základní rozbor zadání.
Konzultace klíčových problémů, vstupní obhajoba navrženého řešení projektů.

Cvičení na počítači

15 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Řešitelské týmy sestavují a odlaďují potřebné řídicí a obslužné programy pro řešený projekt pod konzultačním vedením lektora.

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Řešitelské týmy technicky řeší a realizují v laboratoři zadaný projekt pod konzultačním vedením lektora.