Elektronické obvody 1

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět seznamuje studenty se základními obvody s operačními zesilovači, navazuje systémovým popisem lineárních soustav, analýzy jejich vlastností a základy syntézy kmitočtových filtrů. Zabývá se principy a vlastnostmi obvodů pro generování signálů a řízených oscilátorů včetně fázového závěsu a jeho použitím. Poslední část předmětu je věnována základním zesilovacím stupňům s tranzistory.

Požadavky:

Předmět předpokládá základní znalosti elektrických obvodů. Předmět vyžaduje přípravu na semestrální testy a laboratorní úlohy, průběžně jsou zadávány i domácí úlohy. Předmět je zakončen závěrečnou zkouškou ve zkouškovém období. Ta se skládá z písemného testu se základní a nadstavbovou částí a případné ústní zkoušky. Celkový čas pro řešení zkouškového testu je stanoven na 120 min.

Osnova přednášek:

1. Ideální OZ - funkce, základní operační sítě a jejich vlastnosti (invertující a neinvertující zapojení a jejich modifikace, sumátor, převodníky u-i a i-u).

2. Aplikace ideálního OZ: rozdílový a přístrojový zesilovač, integrátor, derivátor, imedanční konvertor.

3. Základní nelineární aplikace s OZ (vzorkovací obvody, komparátory, logaritmátor, exponenciátor, galvanicky oddělené zesilovače).

4. Lineární systémy: popis v časové a kmitočtové oblasti, parametry a vlastnosti.

5. Vnější popis LTI systémů, přenosová funkce, póly a nuly, vztah mezi časovou a kmitočtovou oblasti.

6. Vlastnosti zpětnovazebních struktur, vliv ZV na vlastnosti lineárních obvodů, stabilita ZV soustav.

7. Úvod do syntézy kmitočtových filtrů - základní pojmy, typy aproximací modulové charakteristiky a jejich vlastnosti v kmitočtové a časové oblasti. Návrhové systémy.

8. Problematika realizace analogových filtrů, spojitě pracující obvody a základní princip nespojitě pracujících filtrů.

9. Oscilátory: principy, typické obvodové struktury, podmínky kmitů oscilátorů a stabilizace amplitudy kmitů pro minimalizaci THD. Regenerační soustavy.

10. Napětím řízené oscilátory. Princip funkce, vlastnosti a aplikace fázového závěsu.

11. Modelování nelineárních obvodových prvků, metoda linearizace a její využití pro výpočet parametrů linearizovaných soustav.

12. Jednostupňové zesilovače s bipolárními a unipolárními tranzistory, stabilizace pracovního bodu. Základní zapojení SE, SS, výpočet základních parametrů.

13. Jednostupňové zesilovače s tranzistory v zapojení SB, SG, SC a SD, analýza parametrů včetně kmitočtových vlastností.

Osnova cvičení:

1. Revize znalostí základů elektrických obvodů. Počítačová analýza elektronických obvodů.

2. Základní zapojení s operačními zesilovači, analýza a simulace.

3. Laboratorní měření vlastností lineárních operačních sítí.

4. Test 1. Vlastnosti lineárních elektronických systémů, výpočet odezev v časové a kmitočtové oblasti elementárních obvodů.

5. Analýza složitějšího přenosového článku. Výpočet pólů a nul, kmitočtové charakteristiky.

6. Vliv ZV na polohu pólů a nul, resp. stabilitu lineární soustavy (zesilovač s kmitočtově závislou ZV).

7. Laboratorní měření vlastností LTI systému. Test 2.

8. Návrhové systémy analogových filtrů. Měření kmitočtových a časových vlastností analogového filtru.

9. Zapojení a analýza ZV oscilátoru: stabilizace amplitudy kmitů, spektrální analýza a THD.

10. Astabilní klopné obvody, zapojení, určení základních vlastností, simulace.

11. Laboratorní měření - funkce VCO a fázového závěsu. Test 3.

12. Parametry tranzistorového zesilovače - výpočet linearizovaných parametrů.

13. Laboratorní cvičení - měření parametrů jednostupňového zesilovače s unipolárním tranzistorem.

14. Konzultace, zápočet.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními obvody s operačními zesilovači, popisem lineárních soustav, základy analogových kmitočtových filtrů, obvody pro generování signálů včetně fázového závěsu a jednostupňovými tranzistorovými zesilovači.

Studijní materiály:

1. Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith: Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 6. vydání, 2009, ISBN 9780195323030

2. Laipert M. Bičák J. Vlček M.: Lineární obvody a systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007, ISBN 978-80-01-03649-5

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2B31EO1

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Lékařská elektronika a bioinformatika (povinný předmět programu)
• Elektronika a komunikace 2018 (povinný předmět programu)