Detail předmětu

Návrh elektronických zařízení

FEKT-BPC-NEZAk. rok: 2025/2026

Předmět je silně prakticky orientován. Studentům je představen kompletní postup vývoje typického elektronického zařízení od návrhu po realizaci s využitím moderních nástrojů EDA a CAD. Jednotlivé kroky návrhu jsou podrobně popsány, zdůvodněny a demonstrovány na příkladech. Jsou představeny typické softwarové nástroje, které se v současné době používají v jednotlivých fázích řešení projektu. Větší důraz je pak kladen na návrh napájecího subsystému zařízení s ohledem na moderní trendy v této oblasti (spínané zdroje, rezonanční měniče, bateriové napájení, energy harvesting). V rámci výuky provádí studenti simulaci elementárních obvodů napájecích zdrojů, návrh napájecího zdroje s využitím dostupných SW nástrojů a návrh desky plošných spojů pro tento zdroj včetně přípravy dat pro jeho výrobu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti funkce základních elektronických součástek (rezistor, kapacitor, induktor, transformátor, dioda, bipolární a unipolární tranzistor), vlastnosti jejich základních zapojení (pasivní RLC články, usměrňovače, tranzistorové spínače) a základní znalost diferenciálního a integrálního počtu.
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

K udělení zápočtu je třeba absolvovat všechna laboratorní a počítačová cvičení, odevzdat všechny protokoly a samostatný projekt, vše v dostatečné kvalitě. V rámci laboratorních cvičení mohou studenti získat až 15 bodů (hodnoceny jsou odevzdané protokoly), na počítačových cvičeních mohou za aktivní práci získat až 10 bodů, maximálně 25 bodů mohou získat vypracováním samostatného návrhového projektu, závěrečná zkouška je hodnocena maximálně 50 body. Za každou aktivitu musí student získat alespoň 40% bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Předmět seznámí studenty s postupem návrhu elektronických zařízení od návrhu architektury systému, přes výběr obvodových komponent, návrh mechanické konstrukce, přípravu podkladů pro výrobu, oživení zařízení, tvorbu dokumentace a správu celého projektu. Důraz je kladen na návrh napájecího subsystému elektronických zařízení.
Absolvent předmětu je schopen
- vybrat a používat nástroje EDA a CAD pro návrh elektronických zařízení
- analyzovat požadavky na elektronický systém a navrhnout jeho architekturu
- uvést parazitních vlastnosti elektronických komponent a stanovit jejich vliv na funkci napájecího zdroje
- porovnat vlastnosti základních elektronických komponent a pro danou aplikaci vybrat vhodný typ
- vysvětlit princip funkce lineárních i spínaných zdrojů různých topologií
- na základě požadavků vybrat vhodnou topologii napájecího zdroje (lineárního i spínaného)
- vypočítat hodnoty a požadované mezní parametry klíčových komponent napájecího zdroje
- navrhnout jištění a chlazení napájecího zdroje

Základní literatura

PRESSMAN, A., BILLINGS, K., MOREY, T. Switching Power Supply Design. 3rd Ed. New York: McGraw-Hill, 2009. 848 p. ISBN: 978-0071482721.
VRBA, K.; HANÁK, P. Vybrané problémy konstrukce elektronických přístrojů pro integrovanou výuku VUT a VŠB- TUO. Elektronická skripta. Technická 12, 616 00 Brno: Vysoké učení technické v Brně, FEKT, UTKO, 2014. s. 1-110. ISBN: 978-80-214-5071- 4.
WILLIAMS, T. EMC for Product Designers, 4th Edition. Boston: Newnes, 2007. 512 p. ISBN: 978-0750681704

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EMU bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

Osnova

1. Základní obvodové prvky, vztahy a zákonitosti 2. Architektura elektronického systému, volba komponent 3. Plošné spoje 4. Rezistory a kondenzátory - praktické vlastnosti, výběr 5. Cívky a transformátory - praktické vlastnosti, výběr, návrh 6. Polovodičové součástky - praktické vlastnosti, výběr 7. Referenční zdroje napětí, parametrické stabilizátory 8. Spojité stabilizátory, zpětná vazba 9. Neizolované spínané měniče 10. Izolované spínané měniče 11. Můstkové měniče, metody zvyšování účinnosti měničů 12. Korektory účiníku, jištění a chlazení napájecích zdrojů 13. Autonomní napájecí zdroje

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

Osnova

1. Zadání samostatného projektu 2. Návrh plošných spojů 1 3. Návrh plošných spojů 2 4. Návrh plošných spojů 3 5. Simulace elektronických obvodů 1: usměrňovače 6. Simulace elektronických obvodů 2: DC-DC měniče 7. Práce na samostatném projektu

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

Osnova

1-6: DC-DC měnič: návrh, konstrukce, oživení, měření parametrů, optimalizace