Detail předmětu

Teorie vzájemného převodu analogového a číslicového signálu

FEKT-MPC-TVPAk. rok: 2024/2025

Struktura řetězce pro digitální zpracování analogových signálů a rekonstrukci digitalizovaného signálu, používané kódy. Zesilovače s programovatelným zesílením, analogové multiplexery, vstupní a výstupní filtry. Vzorkovače s analogovou pamětí. D/A převodníky, ss a dynamické parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. A/D převodníky, parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. Autokalibrace a automatické nulování v převodnících. Testování a testovatelnost D/A a A/D převodníků. Převodníky U/f, převodníky f/U.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia zejména z oblasti návrhu analogových a digitálních obvodů a dále pak znalosti z oblasti analýzy a zpracování signálů. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, 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

- maximálně 40 bodů za protokoly z laboratorních cvičení,
- maximálně 60 bodů za semestrální zkoušku, které je rozdělena na písemnou (45 bodů) a ústní část (15 bodů).
Laboratorní cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

Učební cíle

Seznámit se základními principy analogově digitálních a digitálně analogových převodníků, s parametry integrovaných převodníků AD a DA a s možnostmi jejich aplikací.
Absolvent předmětu je schopen:
- definovat jednotlivé bloky řetězce převodu AD a DA signálu,
- definovat a vysvětlit základní parametry převodníků AD a DA,
- popsat statickou převodní charakteristiku převodníků AD a DA a vyznačit na ni některé ze statických parametrů převodníků,
- popsat funkci základních bloků převodníků AD a DA (vzorkovače, filtry, reference a další), stejně jako tyto části navrhnout,
- popsat a vysvětlit funkci jednotlivých struktur převodníků AD a DA, stejně jako na základě zadaných parametrů vybrat a navrhnout nejvhodnější strukturu pro danou aplikaci.

Základní literatura

Baker, J.R.: CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation (IEEE Press Series on Microelectronic Systems) 4th Edition , IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 978-1119481515, 2019 (EN)
Harpe, P., Baschirotto, A., Makinwa, K., A., A.,High-Performance AD and DA Converters, IC Design in Scaled Technologies, and Time-Domain Signal Processing: Advances in Analog Circuit Design, Springer, 2014, ISBN: 978-3319079370 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-MEL magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat. Obvody pro předzpracování signálu - důvody použití, využití multiplexeru a demultiplexeru, invertované a neinvertované sítě, diferenční sítě - příklady zapojení funkce. Filtrační obvody - funkce, příklady realizací, důvody použití v převodnících, aproximační charakteristiky, přesné filtry. Vzorkovací obvody - S/H a T/H obvody - rozdíly, funkce, základní parametry, příklady realizací. Referenční zdroje napětí a proudu - jednoduché reference, reference řízené prahovým napětím tranzistoru, bandgap reference, výhody, nevýhody, teplotní závislost, stabilita. Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé. Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití. Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití. Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití. Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití. Testování převodníků.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat. Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé. Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití. Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití. Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití. Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití.