Detail předmětu

Analogová elektronika 2

FEKT-BKC-AE2Ak. rok: 2021/2022

Kurz prohlubuje a rozšiřuje znalosti získané v rámci Analogové elektroniky 1 především v oblasti praktického návrhu analogových obvodů a přináší celou řadu nových oblastí, které jsou ve znalostech návrháře a konstruktéra analogových obvodů nezbytné. Sem patří např. tvarovače signálu, základní tranzistorové stavební bloky (proudová zrcadla, diferenční páry), návrh tranzistorových zesilovacích stupňů a pracovního bodu, spínací obvody, zásady praktické práce s operačními zesilovači a jejich specifické nestandardní aplikace, komparátory, klopné obvody, generátory signálů, atd. Návrh a analýza těchto analogových obvodů náleží k základním dovednostem studentů bakalářského studia zaměřených na slaboproudou elektroniku. Řešené situace na přednáškách jsou doprovázeny počítačovým (OrCAD PSpice, Snap, Matlab) i laboratorním cvičením.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent (1) rozumí vybraným především prakticky orientovaným oblastem (s důrazem na návrh) pokročilejší analogové elektroniky. Záběr získaných dovedností se pohybuje od znalosti principů základních tvarovacích a spínacích obvodů, jednoduchým stupňů s tranzistory, komparátorů až po zdroje neharmonických signálů. Absolvent (2) dokáže posoudit vhodnost aktivních součástek, (3) zvolit optimální přístup, topologii, koncept, (4) navrhnout/vypočítat hodnoty obvodových prvků pro specifikaci požadovaných provozních parametrů a (5) ověřit činnost obvodu počítačovou simulací i laboratorně.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů elektrotechniky, elektronických součástek, středoškolské matematiky, základů měření a práce v laboratoři a základů počítačové simulace (OrCAD PSpice, Snap, Matlab). Předmět využívá znalostí získaných v rámci kurzů Elektrotechnika I a II, Elektronické součástky, Měření v elektrotechnice, Elektronické praktikum a Analogová elektronika 1.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači i laboratoře. V předmětu je využíván e-learning.

Způsob a kritéria hodnocení

Počítačová cvičení (16 bodů), laboratorní cvičení (16 bodů), průběžný semestrální test (8 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů).

Osnovy výuky

1. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s unipolárními tranzistory (parametry a výpočet pracovního bodu)

2. Návrh laditelných oscilátorů I (analýza charakteristické rovnice, oscilační podmínka a kmitočet, analýza vztahů mezi generovanými signály)

3. Návrh laditelných oscilátorů II (závislost oscilačního kmitočtu na ladícím parametru, elektronické řízení, vícefázové výstupy, stabilizace amplitudy, zdroje nepřesností, metody rozšíření ladícího rozsahu)

4. Diodové funkční měniče,  tvarovače a omezovače

5. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou (dvojbrany, časové konstanty, přechodné děje, parametry pravoúhlého signálu)

6. Bipolární a unipolárních tranzistorové spínače

7. Analogové komparátory (vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)

8. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, TTL hradla)

9. Generátory neharmonických kmitů I (základní generátory s OZ)

10. Generátory neharmonických kmitů II (speciální řešení, elektronické ladění, PWM)

11. Zásady pro praktickou práci s operačními zesilovači (parazitní jevy a ochranná opatření), vybrané aplikace

12. Základní bipolární a unipolárních stavební bloky (diferenční pár, linearizace a degenerace, konstrukce jednoduchého operačního zesilovače)

13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací, elektronické řízení parametrů

 

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se specifickými oblastmi analogových obvodů se zaměřením na impulzní, spínací, porovnávací a další lineární a nelineární aplikace tranzistorů, operačních zesilovačů a moderních aktivních prvků a směřovat jejich práci především k praktickému využití získaných poznatků.

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

BIOLEK, D.; HÁJEK, K.; KRTIČKA, A.; ZAPLATÍLEK, K.; DOŇAR, B. Elektronické obvody I. Brno: Univerzita obrany, 2006. (CS)
VOBECKÝ, J.; ZÁHLAVA, V. Elektronika - součástky a obvody, principy a příklady. Praha: Grada, 2005. (CS)

Doporučená literatura

PUNČOCHÁŘ, J. Operační zesilovače v elektronice. Praha: BEN – technická literatura, 2002. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Osnova

  • Návrh zesilovačů s unipolárními tranzistory
  • Harmonické oscilátory RC
  • Diodové funkční měniče, omezovače a tvarovače signálů
  • Přechodné děje a přenos signálu lineární a nelineární soustavou
  • Tranzistorové spínače
  • Komparátory
  • Diskrétní a integrované klopné obvody
  • Generátory tvarových průběhů
  • Zásady pro praktickou práci s OZ, ochrany, vybrané aplikace OZ
  • Bipolární a unipolární stavební bloky integrovaného návrhu, nelineární analýza, linearizace
  • Moderní aktivní součástky, elektronické řízení parametrů

 

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Osnova

  • Návrh zesilovacího stupně s unipolárním tranzistorem
  • Návrh harmonických oscilátorů, parametry charakteristické rovnice, vztahy mezi výstupy
  • Návrh diodového omezovače a tvarovače
  • Odvození chování jednoduchých přenosových článků v časové a kmitočtové oblasti
  • Návrh tranzistorových spínačů
  • Návrh komparátorů
  • Návrh diskrétních klopných obvodů
  • Návrh tvarových generátorů

 

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Osnova

  • Zesilovače s unipolárními tranzistory
  • Harmonický oscilátor s pásmovou propustí RC
  • Omezovače a tvarovače signálu
  • Přenos impulzového signálu lineární a nelineární soustavou
  • Bipolární a unipolární tranzistorové spínače
  • Analogové komparátory
  • Diskrétní a integrované klopné obvody
  • Generátory tvarových průběhů

 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Osnova

  • Zesilovače s unipolárními tranzistory (ZES)
  • Napětím laditelný kvadraturní oscilátor (VCO)
  • Diodový omezovač a tvarovač (OT)
  • Tranzistorové spínače (TS)
  • Komparátory (KOM)
  • Diskrétní klopné obvody (KO)
  • Generátory průběhů (GEN)
  • Aplikace integrovaného časovače NE555 (555)

 

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz