Detail předmětu

Elektronické filtry

FEKT-BKC-ELFAk. rok: 2024/2025

Analogové filtry jsou stále nedílnou součástí všech složitějších elektronických zařízení. Jejich analýza a proces návrhu tak patří mezi základní, aplikačně zaměřené, dovednosti bakalářů. V předmětu jsou vyučovány pasivní a aktivní filtrační struktury s tradičními i nekonvenčními funkčními bloky (syntetické induktory, prvky známé jako FDNR, superinduktory), filtry využívající speciální fyzikální principy (SAW, krystalové filtry) a filtry založené na spínaných dějích (spínané kapacitory). Z hlediska praktické použitelnosti se jedná o setrvačné elektronické systémy zpracovávající v reálném čase spojité signály o kmitočtech do zhruba 100MHz. V počítačových cvičeních je řešena problematika analýzy a syntézy typických zapojení filtrů pomocí dostupných programů (Orcad Pspice, Snap, NAF, Matlab, Mathcad) včetně optimalizace návrhu filtru z různých hledisek.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány středoškolské znalosti matematiky (operace se zlomky, řešení soustavy lineárních rovnic, algebraické úpravy rovnic, Laplaceova transformace) a elektroniky (princip pasivních a základních aktivních součástek), sestavení diferenciálních rovnic jednoduchého obvodu rovněž patří mezi požadované schopnosti. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Počítačová cvičení během semestru (20 bodů), laboratorní měření (20 bodů), písemná závěrečná zkouška (60 bodů).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou filtrace spojitých signálů a návrhu pasivních i aktivních analogových filtrů pro praktické aplikace v kmitočtových pásmech do 100 MHz.
Absolvent předmětu:
1. rozumí základním vlastnostem elektrických filtrů a principu filtrace v časové i kmitočtové oblasti
2. umí interpretovat libovolnou přenosovou funkci a odvodit příslušné kmitočtové charakteristiky
2. je schopen navrhnout pasivní i aktivní filtr pro danou aplikaci včetně výpočtu numerických hodnot všech součástek
3. popsat funkci krystalových a SAW filtrů i struktur se spínanými kapacitory
4. kompletně analyzovat a navrhovat filtrační obvod na počítači

Základní literatura

T. DOSTÁL: Elektrické filtry - počítačová cvičení. Elektronická skripta. UREL, 2004. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Úvod do problematiky analogových kmitočtových filtrů, základní pojmy spadající do filtrace signálů, typy a rozdělení filtrů, pasivní filtry prvního a druhého řádu, aktivní filtry a kaskádní syntéza kmitočtových filtrů, multifunkční filtry, filtry se syntetickými funkčními bloky (induktor, FDNR), všepropustné fázovací články, filtry se spínanými kapacitory, filtry s krystaly, monolitické filtry, SAW filtry.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Analýza kmitočtových filtrů v programu Orcad Pspice (základní a pokročilé postupy), optimalizace aktivních filtrů, program NAF, návrh syntetických funkčních bloků, audio filtry a ekvalizéry, filtry se spínanými kapacitory.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Petržela, Ph.D.

Osnova

Laboratorní měření vybraných struktur pasivních a aktivních kmitočtových filtrů, studenti postupně měří osm různých přípravků.