Elektrické obvody a prvky

Přednášející:

Ivan Zemánek (gar.)

Cvičící:

Ivan Zemánek (gar.), Miroslav Štrupl

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět uceleně seznamuje studenty se základními a nejdůležitějšími principy a metodami řešení elektrických obvodů. Definuje základní obvodové veličiny a prvky, seznamuje studenty se skutečnými součástmi elektrických zařízení a zabývá se základními metodami analýzy obvodů. Je orientován na základní tématické celky z oblasti analogové i digitální techniky, potřebné pro studium kybernetiky a řídicí techniky.

Požadavky:

* Solidní znalosti z matematiky:

a) analýza funkcí 1 proměnné

b) základy infinitezimálního počtu

c) diferenciální rovnice

d) řady

e) komplexní proměnná

f) transformace

g) základy lineární algebry

* Solidní znalosti z fyziky:

a) mechanika

b) základy elektřiny a magnetismu (Maxwellovy rovnice)

* Základní znalosti z teorie signálů

Osnova přednášek:

1. Obvodové veličiny (napětí, proud, okamžitý výkon, elektrická energie)

2. Prvky elektrických obvodů (pasivní dvojpóly, aktivní dvojpóly, vázané induktory,

řízené zdroje, neautonomní dvojbrany)

3. Základní zákony, principy a teorémy v elektrických obvodech

4. Součásti skutečných elektrických zářízení (polovodičová dioda - PN přechod, bipolární

tranzistor, unipolární tranzistor (JFET, MOSFET), ideální operační zesilovač,

skutečný operační zesilovač)

5. Metody analýzy lineárních elektrických obvodů v časové oblasti

6. Přechodné jevy v RL, RC a RLC obvodech při stejnosměrném buzení, souvislosti

s frekvenční charakteristikou

7. Zpětná vazba, Nyquistova charakteristika, stabilita

8. Lineární operační sítě (realizace řízených zdrojů, invertující zesilovač napětí,

neinvertující zesilovač napětí, sledovač napětí, sčítací zesilovač, integrátor,

derivátor), nelineární operační sítě (logaritmický zesilovač)

9. Tranzistorové zesilovače (SE, SC, SB), jejich parametry

10. Polovodičové spínače

11. Klasické napájecí zdroje (transformátor, usměrňovač, filtr, stabilizátor),

spínané zdroje

12. Základní logické obvody, struktury TTL, Schottky, Low power Schottky, CMOS.

Elektrické charakteristiky vstupů a výstupů logických obvodů, jejich zatížitelnost

a přizpůsobení. Koncové stupně logických členů (dvojčinné, otevřený kolektor - wired- OR, třístavový výstup)

13. Generování periodických průběhů, oscilátory

14. Paměti ROM, PROM, EPROM, EEPROM, programovatelná logická pole PLA, polovodičové

paměti RWM statické a dynamické

Osnova cvičení:

1. Obvodové veličiny

2. Prvky elektrických obvodů

3. Základní zákony, principy a teorémy v elektrických obvodech

4. Součásti skutečných elektrických zářízení

5. Metody analýzy lineárních elektrických obvodů v časové oblasti

6. Přechodné jevy v RL, RC a RLC obvodech, souvislosti s frekvenční charakteristikou

7. Zpětná vazba, Nyquistova charakteristika, stabilita

8. Lineární a nelinární operační sítě

9. Tranzistorové zesilovače

10. Polovodičové spínače

11. Napájecí zdroje

12. Základní logické obvody, jejich charakteristiky, přizpůsobení

13. Generování periodických průběhů, oscilátory

14. Polovodičové paměti

Cíle studia:

Cílem studia tohoto předmětu je seznámit studenty se základy elektrických obvodů z hlediska studia kybernetiky a řídicí techniky

Studijní materiály:

1.Havlíček V., Pokorný M., Zemánek I.: Elektrické obvody 1, 1. vyd., Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2005, ISBN 80-01-03299-X

2.Havlíček V., Zemánek I.: Elektrické obvody 2, 1 vyd., Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2008, ISBN 978-80-01-03971-7.

3.Irwin, J. D., Nelms R. M.: Basic engineering circuit analysis: / 9th ed., Wiley, 2008, ISBN 0470128690

4.Floyd T. L.: Principles of Electric Circuits, Conventional Current Version, 8th ed., Pearsen Prentice Hall, ISBN 0-13-170179-7

5.Alexander Ch. K., Sadiku M., N. O.: Fundamentals of Electric Circuits, 3rd ed., Mc Graw Hill, ISBN: 978-0-07-297718-9

6. Sedra, Smith: Microelectronic circuits, Oxford Univ Press 2007

7. Nilsson: Electric circuits, Prentice Hall 2004

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 28p+6c

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost KN:E-14 Zemánek I. 12:45–14:15 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Pracovna
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a robotika - Robotika_163230 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika - Senzory a přístrojová technika_163253 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika - Systémy a řízení_163315 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika, před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)