Elektrotechnika pro informatiky

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět seznamuje s pojmy a základními principy elektrotechniky se zaměřením na konstrukční elementy výpočetní techniky. Vychází ze znalostí středoškolské látky, a to i těch, kdo studovali v humanitním středoškolském zaměření. V seminářích jsou zahrnuty převážně ukázky aplikací základních poznatků a popis zařízení, jejichž činnost je na uváděných principech založena.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/AD7B31ELI

Požadavky:

Podmínky zápočtu

Účast minimálně na 10 seminářích.

Prezentace zadaného samostatného zpracování vybraného tématu.

Podmínky zkoušky

Zkouška proběhne písemnou formou: Každý student dostane list s cca dvaceti otázkami z přednášené a procvičované látky. Případně požadované elementární či orientační vypočty nebudou vyžadovat kalkulačku ani počítač.

Osnova přednášek:

1. Elektrický proud, vedení proudu, stejnosměrné a střídavé proudy. Elektrické obvody odporové a reaktanční.

2. Spojování elektrických systémů. Obecný pohled na zdroj signálu a spotřebič (vstupní odpor a impedance, napětí naprázdno, vnitřní odpor a impedance zdroje), vzájemné zatěžování zdroje a spotřebiče, impedanční přizpůsobení.

3. Vlastnosti obvodů v časové a frekvenční oblasti. Přechodný děj ve stejnosměrném obvodu, frekvenční charakteristika reaktančního obvodu.

4. Elektrický proud v polovodiči, typy vodivosti, vytvoření polovodičového přechodu, jeho vlastnosti v propustném a nepropustném směru. Bipolární tranzistor - tranzistorový jev, princip činnosti v elementárním obvodu.

5. Unipolární tranzistor. Unipolární tranzistory s komplementárním typem vodivosti (CMOS).

6. Elektrický spínač a jeho základní vlastnosti. Dioda jako spínač. Tranzistory ve spínacích obvodech. Problematika rychlosti spínání a vlastností sepnutého a rozpojeného obvodu s elektronickým spínačem.

7. Dvouhodnotová logika a její reprezentace elektrickými signály. Využití spínačů k realizaci kombinačních logických funkcí.

8. Konstrukční principy logických členů (bipolární, CMOS, BiCMOS). Základní elektrické charakteristiky logických členů - napěťové úrovně reprezentující logické stavy.

9. Specifika přenosu impulsů (vliv rychlosti spínání a kapacitní zátěže na dosažitelnou rychlost logických operací), vznik odrazů na vedení, vznik přeslechů.

10. Elektromagnetické jevy (indukce, magnetizace, silové působení). Elektromagnetická vlna, šíření, rušení, elektromagnetický smog, elektromagnetická kompatibilita a elektromagnetické rušení v logických systémech.

11. Magneticky měkké a magneticky tvrdé materiály. Konstrukce transformátorů a jejich vlastnosti. Magnetický záznam a reprodukce analogových a dvouhodnotových signálů. Principy elektromotorů (kolektorové, třífázové).

12. Pohybové mechanizmy (lineární motory, vybavovací mechanizmy čtecích hlav,..). Krokové motory. Piezoelektrické pohybové mechanizmy.

13. Optoelektronické součástky a jejich základní parametry. Principy zobrazovacích součástek (svítivé diody, obrazovka, LCD, plasmový displej). Optický záznam. Optická vlákna a jejich použití.

14. Elementární zásady hardwarových konstrukcí zohledňující specifika logických členů (montáž, chlazení, ..).

Osnova cvičení:

1.Elementární stejnosměrné obvody, paralelní a sériové spojení odporových prvků, výkon, příklady (napětí na svorkách rozpojeného sériového obvodu, tepelné účinky a chlazení,..)

2.Elementární obvody s kondenzátory a cívkami. Přechodný děj při sepnutí a vypnutí ve stejnosměrném obvodu. Chování kondenátorů a cívek v obvodech se střídavým proudem.

3.Simulace elektrických obvodů v programu CircuitMaker, stejnosměrný obvod, frekvenčně závislý obvod.

4.Frekvenční charakteristika - simulace obvodu s kondenzátory.

5.Vlastnosti diod. Jednoduchý obvod ve vodivém a nevodivém stavu. Simulace usměrňovače.

6.Jednoduchý tranzistorový obvod; oblasti: sepnutí - nasycení, aktivní - zesilovací, uzavření,

7.Spojování logických integrovaných obvodů do logických systémů.

8.Simulace logické funkce a přechodných dějů v obvodu s integrovanými logickými členy.

9. Vlastnosti transformátorů. Simulace impulsního transformátoru s reálnými parametry.

10. Popis přístrojů používaných při údržbě a oživování číslicových systémů.

11.Samostatný úkol: např. popis konstrukce snímače CD, popis připojení displeje, popis principu laserové tiskárny, ....

12. Konzultace.

13. Prezentace pro kroužek.

14. Prezentace pro kroužek. Zápočet.

Cíle studia:

Předmět je koncipován tak, aby jeho absolvent měl představu o tom, co se odehrává při činnosti, připojování a užívání hardwarových dílů počítačů, co obsahuje jejich popis a jaké vlastnosti lze od takových zařízení očekávat.

Studijní materiály:

Uhlíř, J.: Elektrotechnika pro informatiky, ČVUT v Praze, 2008, ISBN 978-80-01-03981-6

webové stránky katedry K13131

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: