Diskrétní analogové soustavy

Přednášející:

Pravoslav Martinek (gar.)

Cvičící:

Pravoslav Martinek (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět se zabývá diskrétně pracujícími analogovými obvody, jmenovitě obvody se spínanými kapacitory (SC) a spínanými proudy (SI). Vysvětluje metodiku jejich obvodového popisu a odlišnosti od spojitě pracujících obvodů. Seznamuje s problematikou analýzy a simulace těchto obvodů a s dostupnými programovými prostředky. Charakterizuje základní funkční bloky včetně jejich obvodového řešení a reálných vlastností. Pozornost je věnována obvodovému návrhu a jeho optimalizaci, včetně respektování technologických požadavků. Problematika návrhu je ukázána na konkrétním řešení SC a SI filtrů, převodníků a dalších obvodů.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Diskrétně pracující analogové soustavy - přehled, vlastnosti, popis, problémy návrhu.

2. Obvody SC - charakterizace, základní funkční bloky, obvodový popis diferenčními rovnicemi.

3. Simulace obvodů SC v kmitočtové a časové oblasti, metoda uzlových nábojových rovnic. Obvodové funkce.

4. Dvojpólové a dvojbranové funkční bloky SC. Simulace obvodových prvků v soustavách SC.

5. Analýza a simulace obvodů s modely reálných prvků. Programové prostředky.

6. Diskrétně pracující selektivní obvody. Metody řešení. Transformace p-z a jejich vliv na vlastnosti obvodu.

7. Návrh bikvadů SC. Základní algoritmus, možnosti optimalizace, kaskádní syntéza.

8. Funkční simulace LC prototypu soustavou SC. Princip řešení, odvození obvodové struktury.

9. Obvody SI - princip, funkce, obvodový popis, základní funkční bloky SI obvodů

10. Simulace obvodů SI, aplikace metody uzlových napětí, porovnání s obvody SC

11. Simulace pasivních obvodových prvků v soustavách SI. Obvody se spínanými transkonduktory.

12. Přímá syntéza diskrétně pracujících filtrů v oblasti z. Simulace filtrů IIR a FIR. Speciální aplikace.

13. Obecné metody optimalizace návrhu SC a SI obvodů, vazba na technologické podmínky

14. Zhodnocení vlastností SC a SI soustav, vývojové trendy.

Osnova cvičení:

1. Základní vlastnosti diskrétně pracujících systémů, uvedení do práce s MAPLE.

2. Popis obvodů SC diferenčními rovnicemi, transformace rovnic do frekvenční oblasti.

3. Metoda uzlových nábojových rovnic a její aplikace. Knihovna PraSCAn.

4. Návrh a simulace soustavy se syntetickými prvky SC.

5. Návrh a simulace soustavy se syntetickými prvky SC - vliv reálných vlastností prvků.

6. Transformace p-z.

7. Návrh bikvadu SC, simulace.

8. Simulace LC prototypu obvodem SC

9. Simulace LC prototypu obvodem SC - pokračování.

10. Funkční bloky SI a jejich popis diferenčními rovnicemi. Odvození vlastních zapojení FB.

11. Programové prostředky pro analýzu a simulaci obvodů SI.

12. Návrh filtru SI, ověření vlivu reálných vlastností buněk SI.

13. Optimalizace návrhu vzhledem k reálným vlastnostem obvodu

14. Obhajoby semestrálních prací, zápočty

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Unbehauen, R., Cichocki, A.: MOS Switched capacitor and Continuous-Time Integrated Circuits and Systems. Springer-Verlag, Berlin 1989

2. Toumazou, C., Hughes, J.B., Battersby, N.C.: Switched-Currents an analogue technique for digital technology. Peter Peregrinus, Ltd, 1993

3. Toumazou, C., Battersby, N.C., Porta, S.: Circuits and Systems Tutorial. IEEE Press, New York, 1996

4. Martinek, P., Boreš, P., Hospodka, J.: Elektrické filtry. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2003

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s, t

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - elektronické systémy- strukturované studium (povinný předmět)