angličtina

Pouze domovské fakulty

Absolvent předmětu je schopen (1) navrhovat základní bloky elektronických obvodů, (2) formulovat modely a používat pokročilé metody pro simulaci, (3) využívat tradiční i netradiční metody pro optimalizaci systémů obecné povahy.

Jsou požadovány znalosti magisterské matematiky (maticový počet, diferenciální rovnice, integrální transformace, teorie grafů) a teorie obvodů (metody formulace rovnic, modely prvků, základní zapojení).

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává dva samostatné projekty.

Dva individuální projekty a jejich obhajoba (2 x 50 bodů).

1.- 5. Computer modeling of electronic circuits
- Modeling of electronic devices.
- Methods for solution in DC, AC, and time domains. Simulation accuracy, convergence problems.
- Computation of steady state in time, frequency, and combined domains. Methods for approximate symbolic analysis and their utilization.
- Methods for simulation of circuits with transmission lines. Utilization for analysis of signal integrity in discrete and integrated applications.
- Modeling and simulation of systems with fractional-order elements. Application in circuits with lumped parameters (filters, oscillators, PID controllers) and distributed parameters (transmission lines).
- Methods of parameter variability analysis in electronic systems (Monte Carlo, polynomial-chaos expansion, stochastic differential equation approach).

6. Basic theorems for lumped and distributed circuits
- Mathematical description of transmitting and receiving antenna system.
- Introduction to the reciprocity theorem and its applications. Reciprocity between receiving and transmitting states of antenna (construction of the Kirchhoff equivalent circuit of receiving antenna, power theorem of reciprocity, conditions of antenna matching).

7.-10. Analog integrated circuit design
- Basic network elements. Specifics of CMOS technology, parasitic elements, manufacturing tolerance.
- Building blocks of integrated circuits. Current mirrors, amplifier stages. Analysis of operation and parasitic properties.
- Methodology of design basic blocks, analytical model and it solution. Case study of an transconductance operating amplifier.
- Simulation of special problems: ESD protection, latch-up, EMC of integrated circuits.

11.-13. Circuit optimization
- Classification of optimization problems (local and global, single- and multiple-criteria, etc.). Formulation of criterial function, local optimization methods (steepest descent, Newton method).
- Global optimization methods for single-criteria functions (simplex method, genetic algorithms, particle-swarm methods, self-organizing and migrating algorithms).
- Formulation of multi-criteria optimization problems, aggregation methods for transformation to single-criteria problems, multi-criteria algorithms (NSGA-II, MOPSO, MOSOMA).

Předmět je zaměřen na pokročilé metody pro modelování, analýzu, návrh a optimalizaci diskrétních i integrovaných elektronických obvodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

ALLEN, P.E., HOLBERG, D.L. CMOS Analog Circuit Design (3rd edition). Oxford University Press, 2012. ISBN: 978-0-199-93742-4. (EN)
DEB, K. Multi-objective optimization. In Search methodologies. Boston: Springer, 2014, pp. 403-449. ISBN: 978-1-461-46939-1. (EN)
NAJM, F.N. Circuit Simulation. Hoboken, NJ: Wiley-IEEE Press; 2010. ISBN: 978-0-4705-3871-5. (EN)

AZAR, T., RADWAN, A. G., and VAIDYANATHAN, S. Fractional Order Systems: Optimization, Control, Circuit Realizations and Applications. Academic Press, 2018. ISBN: 978-0-128-16152-4. (EN)
BALANIS, C. A. Antenna theory: analysis and design. 4th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2016. ISBN 978-1-118-64206-1. (EN)
RUSS, S. H. Signal Integrity: Applied Electromagnetics and Professional Practice. Springer, 2016. ISBN: 978-3-319-29758-3. (EN)
STUMPF, M. Electromagnetic reciprocity in antenna theory. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2017. ISBN 978-1-119-46640-6. (EN)
ZJAJO, A.: Stochastic Process Variation in Deep-Submicron CMOS: Circuits and Algorithms. New York: Springer, 2014. ISBN 978-94-007-7781-1. (EN)