Detail předmětu

Počítačové řešení elektronických obvodů

FEKT-BREOAk. rok: 2009/2010

Základní etapy návrhu elektronických obvodů s využitím počítače. Práce s programem OrCAD-PSpice. Řešení obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti, optimalizace. Analýza vlivu tolerancí prvků na chování obvodu. Modelování pasivních a aktivních prvků, tvorba knihoven modelů a značek. Modelování tepelných poměrů. Počítačový návrh základních obvodů s operačními zesilovači a tranzistory - zesilovače, oscilátory, filtry. Vyšetřování a zajištění stability. Specializované programy pro automatický návrh kmitočtových filtrů. Základy návrhu plošných spojů v OrCADu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s moderními programy a metodami pro návrh obvodů. Budou schopni ihned pracovat se všemi programy třídy Spice včetně vytváření a modifikace modelů prvků a vyšších bloků. Seznámí se s metodami řešení základních obvodů.

Prerekvizity

Postačí znalosti z prvního ročníku studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Příklady ve cvičení a samostatný projekt

Osnovy výuky

Přehled vývoje počítačové analýzy elektrických obvodů, přehled současných nejužívanějších programů a jejich možností. Vztah fyzikální soustava - model.

Základní metody řešení obvodů: stejnosměrný pracovní bod, analýza v časové oblasti, analýza ustáleného stavu, symbolická analýza.
Pokročilé analýzy, postprocessing, citlivostní a tolaranční analýza, Monte Carlo.

Jazyk Spice, definice prvků, podobvod, tvorba modelů.

Základy modelování elektronických prvků: Kategorizace modelů a jejich použití. Modely polovodičových prvků - parametry, identifikace.
Modelování operačních zesilovačů. Vysokofrekvenční modely. Uživatelské formální modely.

Vybrané partie z řešení elektronických obvodů za použití počítače: Zpětná vazba - základní koncepce, vliv na parametry obvodu, kompenzace. Praktické vyšetřování stability. Základní bloky s bipolárními a unipolárními tranzistory a operačními zesilovači - pracovní bod, analýza činnosti a návrh.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami a programy pro počítačové řešení elektronických obvodů. Znalost algoritmů a modelů umožní korektně formulovat zadání úlohy a odhalit případné chyby. V průběhu počítačových cvičení bude látka demonstrována na řešení konkrétních analogových.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 2. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

Historický přehled vývoje počítačové analýzy elektrických obvodů, přehled současných nejužívanějších programů a jejich možností. Vztah fyzikální soustava - model.

Základní metody řešení obvodů: stejnosměrný pracovní bod, analýza v časové oblasti, analýza ustáleného stavu, symbolická analýza.
Pokročilé analýzy, postprocessing, citlivostní a tolaranční analýza, Monte Carlo.

Jazyk Spice, definice prvků, podobvod, tvorba modelů.

Základy modelování elektronických prvků: Kategorizace modelů a jejich použití. Modely polovodičových prvků - parametry, identifikace.
Modelování operačních zesilovačů. Vysokofrekvenční modely. Uživatelské formální modely.

Vybrané partie z řešení elektronických obvodů za použití počítače: Zpětná vazba - základní koncepce, vliv na parametry obvodu, kompenzace. Praktické vyšetřování stability. Základní bloky s bipolárními a unipolárními tranzistory a operačními zesilovači - pracovní bod, analýza činnosti a návrh.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Kovář, Ph.D.

Osnova

1.Úvod do programového systému PSpice. Základy ovládání všech modulů procvičené na jednoduchém nelineárním obvodu.

2. Charakteristiky tranzistoru, návrh a ověření polohy pracovního bodu, malosignálové parametry, zkreslení, výpočet výkonů v časové oblasti.

3. Toleranční a citlivostní analýza ve stejnosměrné a střídavé oblasti. Analýza Monte Carlo, analýza nejhoršího případu. Návrh požadovaných tolerancí prvků.

4. Vytvoření modelu tantalového kondenzátoru metodou optimalizace.

5. Funkční model operačního zesilovače podle katalogového listu. Zápis modelu ve formě netlistu a jeho zařazení do knihovny.

6. Zpětná vazba, stabilita a kompenzace v obvodu s operačním zesilovačem.

7. Návrh tranzistorového zesilovače. Nastavení pracovního bodu. Aproximační symbolická analýza. Toleranční a teplotní analýza.

8. Návrh a optimalizace dvoustupňového zesilovače.

9. RC oscilátor.

10. Návrh analogového filtru.

11. Nelineární funkční blok s operačním zesilovačem.

12. Návrh jednoduchého plošného spoje v OrCadu.