Detail předmětu

Návrh analogových integrovaných obvodů

FEKT-BPC-NAOAk. rok: 2025/2026

Základní rozdělení integrovaných obvodů. 

Problematika návrhu integrovaných obvodů, metodologie návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody. 

Základní pracovní režimy tranzistorů MOS, modely tranzistorů MOS. 

Návrh a simulace základní bloků analogových IO (proudová zrcadla, referenční obvody, koncové stupně, zesilovače, OTA). 

Postupy a pravidla pro návrh topologií (masek) analogových IO. 

Využití pokročilých programových balíků (Cadence) pro procvičení komplexního návrhu analogových IO.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

U studenta se předpokládají základní znalosti v oblasti elektronických součástek (zejména tranzistorů, rezistorů a kapacitorů) a dále pak znalosti principů základních analogových obvodů (tranzistorový zesilovač, operační zesilovač, zpětná vazba apod.).

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Bodové hodnocení je rozděleno následujícím způsobem:

- maximálně 30 bodů za protokoly z počítačových cvičení,

- až 10 bodů za půlsemestrální test,

- maximálně 60 bodů za semestrální zkoušku, které je rozdělena na písemnou (45 bodů) a ústní část (15 bodů).


Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

Učební cíle

Cílem je seznámit studenty s problematikou procesu vzniku integrovaného obvodu (IO) v technologii CMOS, návrhem základních bloků IO a jejich topologie.
Absolvent předmětu je schopen:

- popsat jednotlivé kroky procesu výroby IO v technologii CMOS,

- popsat základní postupy v procesu návrhu IO,

- popsat základní strukturu čipu resp. tranzistoru na čipu,

- navrhnout a verifikovat základní bloky analogových IO (proudové zrcadlo, reference, tranzistorové zesilovače, koncové stupně),

- navrhnout a ověřit základní parametry struktury operačního zesilovače (OZ) a operačního transkonduktančního zesilovače OTA.

Studijní opory

Pro předmět jsou připraveny:

- elektronické texty pro přednášky a cvičení, 

- prezentace pro přednášky a cvičení.

 

Základní literatura

KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů - počítačová cvičení. 2014. s. 1-35. (CS)
KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů. 2015. s. 1-122. (CS)

Doporučená literatura

Allen, P., E., Holberg, D., R. CMOS analog circuit design, 3rd Edition, Oxford Univ. Press, 2012, ISBN: 978-0199937424 (EN)
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)
Razavi:"Design of analog integrated circuits", McGraw-Hill, ISBN 0-07-238032-2, 2001 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Členění integrovaných obvodů. Aspekty návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody. Používané technologie (bipolární, CMOS a BiCMOS) - jejich vlastnosti a srovnání.
Návrh a simulace základní bloků analogových IO (proudové zrcadla a referenční obvody, zesilovače).
Postupy a pravidla pro návrh topologií (masek) analogových IO.
Nové obvodové principy - technika spínaných kapacit a proudů, obvody v proudovém a smíšeném módu.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Cvičení na počítačích zaměřená na simulaci a návrh funkčních bloků IO. Využití pokročilých programových balíků (OrCAD PSPICE) pro procvičení komplexního návrhu analogových IO.
Základní charakteristiky tranzistorů MOS.
Referenční obvody.
Proudová zrcadla, aktivní zátěž.
Diferenční zesilovače s pasivní a aktivní zátěží.
Jednoduchý operační transkonduktanční zesilovač.
Dvoustupňový operační zesilovač.