Elektrické obvody 3

Přednášející:

Miloš Laipert (gar.)

Cvičící:

Miloš Laipert (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět se zabývá algoritmy syntézy lineárních časově invariantních systémů v analogové a číslicové oblasti a filtrací signálů. Je zaveden dvojbran jako lineární časově invariantní systém, jeho popis vstup/výstup pro systémy se spojitým a diskrétním časem, uvedeny základní operace Laplaceovy a z-transformace a odvozena přenosová funkce analogového a diskrétního obvodu. Dále je pozornost věnována významu kmitočtových transformací, kmitočtového a impedančního normování a syntéze RLC obvodů.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

* Účast na všech cvičeních. O případné omluvě, resp. náhradě rozhoduje cvičící. U předvídatelných překážek v účasti je třeba se omluvit předem.

* Aktivní účast na cvičeních. (Aktivní účast znamená, že student zná obsah přednášek a dokáže s pomocí učitele řešit zadání úloh ve cvičení a aktivně pracovat na semestrální práci.)

* Zpracování semestrální práce. Z hlediska zápočtu jde zejména o potvrzení průběžné práce na projektu. Konečný projekt a jeho obhajoba dosažených výsledků je součástí hodnocení u zkoušky.

Průběh zkoušky:

Zkouška se skládá ze dvou částí:

* Zpracování krátkého testu, jehož předmětem jsou odpovědi na otázky z vybraných okruhů předmětu.

* Ústní část - obhajoba semestrálního projektu a diskuse k související problematice.

Osnova přednášek:

1. Dvojbran jako lineární časově invariantní systém, popis vstup/výstup pro systémy se spojitým a diskrétním časem

2. Základní operace Laplaceovy a z-transformace

3. Přenosová funkce analogového a diskrétního obvodu, analogie mezi dvojbrany se spojitým a diskrétním signálem

4. Analýza dvojbranů, úplná a zkrácená admitanční matice soustavy, zobecněná metoda uzlových napětí.

5. Maticové charakteristiky dvojbranu, řazení dvojbranů, přenosové vlastnosti.

6. Význam kmitočtových transformací, kmitočtového a impedančního normování v syntéze RLC obvodů

7. Aproximační úloha syntézy filtru. Filtry s maximálně plochou a izoextremální charakteristikou přenosu

8. Algoritmy realizace LC filtrů.

9. Aktivní filtry RC s operačními zesilovači, realizace filtru z LC prototypu, kaskádní syntéza se zesilovači

10. Popis číslicového filtru diferenční rovnic, blokové schéma číslicového filtru

11. Základní struktury filtrů s nekonečnou impulsní odezvou (IIR), bilineární transformace.

12. Filtry s konečnou impulsní odezvou (FIR).

13. Problematika dvojrozměrné filtrace signálů, demonstrační příklady aplikací zpracovávaní obrazových informací.

Osnova cvičení:

1. Použití Matlabu a Simulinku v analýze lineárních soustav.

2. Laplaceova a z-transformace ve spojitých a nespojitých systémech .

3. Konvoluce, přenosová funkce, průchod signálu analogovým a číslicovým filtrem v Matlabu.

4. Charakteristiky a řazení dvojbranů.

5. Přenosové vlastnosti dvojbranů.

6. Analýza aktivních RC obvodů se zesilovači zobecněnou metodou uzlových napětí.

7. Kmitočtové a impedanční normování, kmitočtové transformace.

8. Syntéza filtru s maximálně plochou charakteristikou přenosu, řešení aproximační úlohy (Butterrworth).

9. Realizace Buterworthových filtrů, samostatné návrhy v prostředí Matlab.

10. Syntéza filtru s izoextremální charakteristikou přenosu, řešení aproximační úlohy (Čebyšev).

11. Realizace Čebyševových filtrů, samostatné návrhy v prostředí Matlab.

12. Kaskádní syntéza aktivních RC filtrů s operačními zesilovači

13. Využití bilineární transformace při návrhu číslicových IIR filtrů

14. Možnosti syntézy FIR filtrů, zápočet

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Davídek, V., Laipert, M., Vlček, M.: Analogové a číslicové filtry. Monografie, Vydavatelství ČVUT 2000

2. Laipert, M., Vlček, M.: Lineární obvody a systémy. Skriptum, Vydavatelství ČVUT 1995, 1999

3. Mikulec, M., Havlíček, V.: Základy teorie obvodů - 2.díl. Vydavatelství ČVUT Praha 1998

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+6

Typ cvičení: l, c

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika a sdělovací technika - strukturované studium (povinný předmět)