Detail předmětu

Počítačové řešení elektronických obvodů

FEKT-BREOAk. rok: 2010/2011

Základní principy návrhu elektronických obvodů s využitím počítače. Práce s programem OrCAD-PSpice. Řešení obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti. Analýza vlivu tolerancí prvků na chování obvodu. Optimalizace a symbolická analýza. Vytváření modelů pasivních a aktivních prvků, tvorba nových knihoven modelů a značek. Počítačový návrh základních obvodů s operačními zesilovači a tranzistory - zesilovače, oscilátory, filtry. Metody pro vyšetřování a zajištění stability. Specializované programy pro automatický návrh analogových kmitočtových filtrů.

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 návrhu základních elektronických 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

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoroční aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Jazyk Spice: syntaxe, definice prvků, makroobvody, modely, knihovny.
2. Charakterizace obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti.
3. Toleranční a citlivostní analýza, Monte Carlo, Worst Case, Optimalizace.
4. Modelování elektronických prvků a soustav. Modelování spínaných zdrojů.
5. Zpětná vazba a stabilita. Řešení obvodů s tranzistory.
6. Řešení obvodů s operačními zesilovači.
7. Počítačový návrh analogových frekvenčních filtrů.

Počítačová cvičení:
1. Úvod do programového systému PSpice. Charakteristiky prvků, pracovní bod, malosignálové parametry.
2. Pokročilé funkce postprocesoru. Kmitočtové charakteristiky.
3. Modelování operačního zesilovače.
4. Toleranční a citlivostní analýza, Monte Carlo, analýza nejhoršího případu. Návrh požadovaných tolerancí prvků.
5. Identifikace modelu pasivního prvku. Práce s knihovnami.
6. Analýza smyčky zpětné vazby u obvodů s operačním zesilovačem, kompenzace.
7. Tranzistorový zesilovač: návrh, symbolická analýza, stabilita.
8. Návrh RC oscilátoru, stabilizace amplitudy.
9. Návrh kmitočtového filtru - kompletní postup včetně toleranční analýzy.
10. Vliv reálných vlastností operačního zesilovače na vlastnosti filtru.
11. - 13. Práce na samostatných úlohách.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami a programy pro počítačové řešení a návrh elektronických obvodů. Znalost metod a modelů, včetně jejich omezení, umožní korektně formulovat zadání úlohy a odhalit případné chyby. V průběhu počítačových cvičení bude látka demonstrována na řešení základních analogových obvodů s tranzistory a operačními zesilovači.

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.

Základní literatura

MALIK, N. R. Electronic Circuits: Analysis, Simulation, and Design. Prentice Hall, 1995. (EN)

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

1. Jazyk Spice: syntaxe, definice prvků, makroobvody, modely, knihovny.
2. Charakterizace obvodů ve stejnosměrné, střídavé a časové oblasti.
3. Toleranční a citlivostní analýza, Monte Carlo, Worst Case, Optimalizace.
4. Modelování elektronických prvků a soustav. Modelování spínaných zdrojů.
5. Zpětná vazba a stabilita. Řešení obvodů s tranzistory.
6. Řešení obvodů s operačními zesilovači.
7. Počítačový návrh analogových frekvenčních filtrů.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

1. Úvod do programového systému PSpice. Charakteristiky prvků, pracovní bod, malosignálové parametry.
2. Pokročilé funkce postprocesoru. Kmitočtové charakteristiky.
3. Modelování operačního zesilovače.
4. Toleranční a citlivostní analýza, Monte Carlo, analýza nejhoršího případu. Návrh požadovaných tolerancí prvků.
5. Identifikace modelu pasivního prvku. Práce s knihovnami.
6. Analýza smyčky zpětné vazby u obvodů s operačním zesilovačem, kompenzace.
7. Tranzistorový zesilovač: návrh, symbolická analýza, stabilita.
8. Návrh RC oscilátoru, stabilizace amplitudy.
9. Návrh kmitočtového filtru - kompletní postup včetně toleranční analýzy.
10. Vliv reálných vlastností operačního zesilovače na vlastnosti filtru.
11. - 13. Práce na samostatných úlohách.