Číslicové a analogové obvody
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
BI-CAO | Z,ZK | 5 | 2P+2C | česky |
- Přednášející:
- Martin Kohlík, Martin Novotný (gar.), Jan Řezníček
- Cvičící:
- Martin Kohlík, Martin Novotný (gar.), Jaroslav Borecký, Šimon Branda, Robert Hülle, Miroslav Kallus, Pavel Kubalík, Vojtěch Miškovský, Jan Onderka, Vojtěch Pail, Jan Řezníček, Jan Říha, Petr Socha
- Předmět zajišťuje:
- katedra číslicového návrhu
- Anotace:
-
Základy analogových obvodů, základy číslicových obvodů. Matematický popis obvodů. Analýza obvodů. Návrh jednoduchých obvodů, výpočet jejich parametrů. Znalost SW Mathematica.
- Požadavky:
-
Středoškolská matematika a fyzika.
- Osnova přednášek:
-
1. Napětí, proud, zdroj napětí, zdroj proudu. Ideální vodič.
2. Idealizované součástky (rezistor, kondenzátor, cívka) a jejich parametry (odpor, kapacita, indukčnost). Obvodové rovnice. Metoda uzlových napětí. Numerická matematika pro řešení rovnic popisujících elektrické obvody.
3. Paralelní a sériové řazení rezistoru, kondenzátoru, cívky. RC článek. Výkon. Stejnosměrné obvody.
4. Digitální abstrakce, Boolská logika, boolské funkce (negace, NAND, NOR, AND, OR, sum-of-products), spínače typu N a typu P, implementace logických hradel pomocí spínačů typu N a spínačů typu P.
5. Polovodiče, vlastnosti. Základní nelineární prvky vyskytující se v elektrických obvodech (diody, ...), charakteristiky, linearizace. MOSFET. MOSFET jako zesilovač. MOSFET jako spínač.
6. Struktury logických prvků (technologie CMOS, fyzická struktura, logická hradla, multiplexery, třístavové budiče, hladinové klopné obvody, hranové klopné obvody). Energie a výkon v číslicových systémech.
7. Harmonický ustálený stav s jednou frekvencí. Fázory, impedance, přenos, decibely.
8. Výkon. Střední a efektivní hodnota.
9. Fourierovy řady.
10. Rezonanční obvody; rovnice, časové průběhy veličin včetně výkonů. Měření a ukázka ladění.
11. Homogenní vedení (různé přístupy, základní ukázky zakončení atd.). Zpoždění signálů v číslicových systémech. Symetrická vedení, asymetrická vedení.
12. Magneticky vázané obvody. Transformátory.
13. Operační zesilovače, komparátory (vlastnosti, jednoduchý obvod s OZ, vstupní a výstupní odpor, příklady, RC obvody s OZ, OZ v saturaci, kladná zpětná vazba).
- Osnova cvičení:
-
1. Úvod do SW Mathematica.
2. Úvod do SW Mathematica.
3. TEST1. Metoda uzlových napětí.
4. Metoda uzlových napětí.
5. Metoda uzlových napětí.
6. Stejnosměrné obvody. Obvody s tranzistory.
7. TEST2. Úvod do harmonického ustáleného stavu.
8. Harmonický ustálený stav s jednou frekvencí.
9. Harmonický ustálený stav - impedance, přenos.
10. Harmonický ustálený stav - imepedance, přenos, výkon.
11. TEST3.
12. Zápočet
13. Rezerva.
- Cíle studia:
-
Cílem předmětu je osvojit si teoretické základy číslicových a analogových obvodů a základní metody jejich řešení. Studenti se dozvědí, jak vypadají struktury počítače na nejnižší úrovni. Seznámí se s funkcí tranzistoru. Proč procesor topí, je ho potřeba chladit a jak spotřebu snížit. Čím je omezena maximální frekvence a jak ji zvýšit. Proč je potřeba sběrnici počítače zakončovat, co se stane, když ji nezakončí. Jak (principiálně) vypadá napájecí zdroj počítače. Na cvičeních budou studenti provádět měření na obvodech. Obvody budou také sami navrhovat, některé návrhy budou ověřovat na přípravcích. Pro řešení budou používat SW Mathematica.
- Studijní materiály:
- Poznámka:
-
Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-CAO/
Rozsah:přednášky+cvičení:2p+2c.
- Další informace:
- https://courses.fit.cvut.cz/BI-CAO/
- Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
-
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 Pá - Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Informační technologie - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (povinný předmět programu)
- Informační systémy a management - verze pro ty, kteří se zapsali v roce 2014 (povinný předmět programu)
- Bc. program Informatika, studijní plán pro fázi studia bez oboru, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bc. obor Bezpečnost a informační technologie, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bc. obor Teoretická informatika, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bc.obor Počítačové inženýrství, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor Informační systémy a management, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2015, 2016 a 2017 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor WSI, zaměření Softwarové inženýrství, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor WSI, zaměření Webové inženýrství, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor WSI, zaměření Počítačová grafika, verze 2015 až 2019 (povinný předmět programu)
- Bakalářský obor Znalostní inženýrství, verze 2018 až 2019 (povinný předmět programu)