Detail předmětu

Konstrukce a technologie elektronických zařízení

FEKT-MPC-KTEAk. rok: 2025/2026

Pozornost je věnována konstrukci zařízení jako celku, včetně jeho případného uvedení na trh. Návrh a konstrukce elektronických přístrojů a jejich zavádění do výroby, vhodný výběr komponentů z pohledu celkové konstrukce. Mechanická konstrukce design přístroje, návrh plošných spojů, chlazení. Způsoby přenosu tepla, rozdělení chladicích systémů podle způsobu odvádění tepla, odvod tepla z uzavřených systémů. Spolehlivost elektronických přístrojů a možnosti technické diagnostiky. Zabezpečení proti úrazu el. proudem. Problematika správného zemnění a stínění. Elektromagnetická kompatibilita a správné použití odrušovacích obvodů. Požadavky na provoz zařízení z pohledu legislativy, požadované typy revizí a kontrol v průběhu užívaní elektrických zařízení. Ochrana průmyslového vlastnictví. Význam ochrany průmyslového vlastnictví. Autorské právo a práva příbuzná. Pojmy vynález, patent, průmyslový vzor, užitný vzor, ochranná známka.

 

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zkouška - 70 bodů /min. 20
Cvičení - 20 bodů /min. 10
Představení unikátního technického řešení - 10 bodů /min. 0
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Seznámit se s postupem a s praktickými zásadami konstrukce elektronických přístrojů a zařízení jak po stránce elektrické, tak i mechanické - v podmínkách průmyslového podniku. Pozornost je věnována seznámení s platnými předpisy, v rozsahu potřebném pro konstruktéra.

Požadavky na elektronická zařízení a přístroje.
Konstrukce a vlastnosti signálových spojů, napájecí zdroje a rozvody - odrušení a zemní smyčky.
Parazitní jevy a jejich potlačení - vazby u vstupních a výstupních obvodů, parazitní kapacity a indukčnosti, termoelektrické napětí, přepětí na indukční zátěži, odrazy na vedení, přeslechy.
Stínění proti elektrickému a magnetickému poli, ekvipotenciální stínění.
Výběr součástek a aplikační doporučení - diskrétní prvky, operační zesilovače, komparátory, elektronické spínače, A/D a D/A převodníky, vzorkovače s pamětí, číslicové obvody, mikroprocesory.
Mechanická konstrukce: řídicí, ovládací a indikační prvky - rozmístění na předním panelu, konstrukce přístrojových skříní, odvod tepla, termostaty. Plošné spoje, plošné drátové spoje, připojování vodičů a součástek.

Bezpečnostní požadavky na konstrukci přístrojů. Zájemce získá konkrétní aplikační poznatky z konstrukce elektronických přístrojů, které se jinak získávají delší praxí ve vývoji. Přitom je kladen důraz na pochopení fyzikální podstaty parazitních jevů tak, aby poznatky bylo možné aplikovat i na jiné případy. Naučí se předvídat a odhalovat řadu problémů, které vznikají při vývoji nových přístrojů a to jak v části elektrické, tak i v oblasti mechanické konstrukce.

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit základní principy mechatroniky,
- vysvětlit postup technická přípravy výroby,
- navrhovat elektronické obvody s diskrétními součástkami a s integrovanými obvody,
- popsat používané metody elektromagnetické kompatibility (EMC),
- popsat způsoby zabezpečení signálových spojů,
- vyjmenovat parazitní jevy v elektronických obvodech,
- vysvětlit způsoby stínění,
- vysvětlit způsoby chlazení elektronických zařízení,
- diskutovat možnosti návrhu plošných spojů,
- diskutovat výhody a nevýhody povrchová montáž,
- kvalifikovaně odhadnout bezpečnostní požadavky na nařízení,
- popsat odlišnost návrhu pro leteckou a kosmickou techniku,
- diskutovat metody spolehlivosti a řízení jakosti,
- popsat základní principy ochrany průmyslového vlastnictví.

Základní literatura

Scherz,P., Monk S. Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill Education TAB; 4 edition (March 24, 2016), ISBN-10: 1259587541 (EN)
WEETMAN, Catherine, 2020. A Circular Economy Handbook: How to Build a More Resilient, Competitive and Sustainable Business. 2nd edition. London, United Kingdom ; New York, NY: Kogan Page. ISBN 978-1-78966-531-4. (EN)

Doporučená literatura

Fowler, K.R. Electronic Instrument Design, Oxford University Press; 1st edition (2015), ISBN-10: 9780199458851 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Osnova

1. Ochrana průmyslového vlastnictví. Význam ochrany průmyslového vlastnictví. Autorské právo a práva příbuzná. Pojmy vynález, patent, průmyslový vzor, užitný vzor, ochranná známka.
2. Elektromagnetická kompatibilita a její význam. Zdroje rušivých signálů, cesty přenosu rušivých signálů. Způsoby zvyšování odolnosti zařízení vůči rušivým signálům.
4. Rozvod napájení v elektronických zařízeních. Charakteristika napájecích spojů, jejich vlastnosti, rozvod napájení na DPS. Vliv impedance rozvodu, provedení zemního vodiče, kondenzátory v napájecích obvodech.
5. Chlazení elektronických součástek. Způsoby přenosu tepla, rozdělení chladicích systémů podle způsobu odvádění tepla, odvod tepla z uzavřených systémů. Principy návrhu chlazení elektronických součástek - rozložení tepelných odporů a možnosti jejich ovlivnění.
6. Stínění v elektronických obvodech. Účel stínění a jejich rozdělení podle druhu rušivého pole. Zdroje rušení, způsoby, materiály. Ekvivalentní hloubka vniku a její souvislost s kvalitou stínění. Magnetické materiály a jejich použitelnost pro stínící účely. Stínění zdrojů rušení - příklady.
7. Požadavky na provoz zařízení z pohledu legislativy, požadované typy revizí a kontrol v průběhu užívaní elektrických zařízení.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Osnova

Základní charakteristiky CAM systémů, jejich struktura a ovládání. Nastavení adresářů a cest, výroba projektů
Modul Schémata: Principy kreslení schématických diagramů, úrovně kreslení, metoda kreslení schématických diagramů, kontrola správnosti návrhu, obsah knihoven.
Principy návrhu desek, používané montážní technologie, vliv parazitních jevů na desku, distribuce a blokování napájení, tepelná analýza.
Definování geometrických prvků, definování desky a balíčku, návrh desky, automatické směrování, možnosti úprav.
Generování výstupních dat a jejich zpracování, export a import dat pro výrobu.
Připojení systému k příslušným technologickým zařízením.
Hodnocení jednotlivých projektů.