Detail předmětu
Modelování a simulace v mikroelektronice
FEKT-BPC-MSIAk. rok: 2025/2026
Předmět je zaměřen na problematiku počítačového modelování a analýzy elektronických obvodů a mikroelektronických struktur. V rámci předmětu je student seznámen s obecnými principy, možnostmi a omezeními různých typů analýz. Podrobně se seznámí s používanými modely jednotlivých součástek. V rámci cvičení studenti získají praktické zkušenosti s návrhovým programem pro integrované obvody od společnosti Cadence.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
- vysvětlit co je to lineární a nelineární elektrický obvod
- vysvětlit pojmy počáteční podmínky, přechodný děj, ustálený stav
- vysvětlit, jak se měří stejnosměrné charakteristiky nelineárních prvků
- vysvětlit, jak se měří kmitočtové charakteristiky obvodů
- popsat základní vlastnosti bipolárních a unipolárních tranzistorů
- popsat základní lineární a nelineární charakteristiky operačních zesilovačů
- nakreslit schémata základních zesilovačích struktur s operačními zesilovači a vysvětlit jejich funkci
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Bodové hodnocení je rozděleno následujícím způsobem:
- až 40 bodů za práci v semestru (minimálně 20 bodů pro získání zápočtu),
- až 60 bodů za písemnou zkoušku.
Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.
Učební cíle
Cílem předmětu je navázat na základní znalosti z oblasti návrhu analogových obvodů, polovodičových prvků a mikroelektronických struktur a poskytnout studentům základní orientaci v problematice počítačové analýzy a modelování elektronických a mikroelektronických prvků a obvodů.
Absolvent předmětu je schopen:
- obsluhovat nástroj pro počítačovou analýzu a simulaci elektronických obvodů,
- zvolit vhodný typ počítačové simulace a nastavit její parametry v závislosti na požadovaném výstupu,
- provádět počítačovou simulaci elektronických obvodů,
- analyzovat a odstranit případné chyby bránící korektní počítačové simulaci,
- získávat, analyzovat a verifikovat výsledky simulací,
- vytvářet modely elektronických analogových prvků.
Základní literatura
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvod do problematiky počítačového modelování, simulací elektronických obvodů a mikroelektronických struktur
Návrhový balík Cadence: prostředí Virtuoso, základní nástroje ADE Explorer, ADE Assembler
Časová analýza (analýza transient)
Kmitočtová analýza (analýza AC), šumová analýza
Analýzy pro simulaci rozptylu výrobního procesu
Úvod do Verilog-AMS
Modelování pasivních součástek (R, L, C) a polovodičových součástek (diody)
Modelování bipolárních tranzistorů: Ebers-Moll, Gummel-Poon, VBIC
Modelování unipolárních tranzistorů (LEVEL1-3, BSIM1-3)
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Seznámení se s prostředím Cadence, nastavení knihoven, seznámení se s používanou technologií
Vytváření obvodů, nastavení simulačních profilů v prostředí ADE Assembler a ADE Explorer
Behaviorální modelování, nastavení stimuli
Časová analýza, řešení problémů s konvergencí
Kmitočtové analýzy (AC, PAC)
Analýza Monte-Carlo, Corner analýza
Úvod do Verilog-AMS
Charakterizace operačních zesilovačů, vytváření testovacích simulačních profilů, Nastavování funkcí pro zpracování výsledků simulací
Práce s modely bipolárních a unipolárních tranzistorů