Teorie obvodů

Garant předmětu:

Ivan Zemánek

Přednášející:

Jiří Hospodka

Cvičící:

Jiří Hospodka, Tomáš Kouba

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět A8B31CIR představuje kompletní systematický výklad teorie elektrických obvodů. Vychází z obecné fyzikální podstaty elektromagnetických jevů, elektrický obvod představuje jako speciální, kvazistacionární případ elektromagnetického pole, definuje základní obvodové veličiny (napětí, proud) a základní obvodové prvky modelující všechny druhy skutečných energetických interakcí. Předmět se orientuje výhradně na lineární elektrické obvody (tzv. spojité LTI systémy), seznamuje se základními principy a teorémy v teorii obvodů a s metodami řešení lineárních obvodů pracujících v ustálených i přechodných režimech činnosti. Důsledně přitom rozlišuje metodiku řešení v časové a frekvenční oblasti. "Systémový? přístup předmět uplatňuje při analýze přenosových vlastností a stability obvodů, a v teorii zpětné vazby. V závěru se předmět zabývá základy teorie diskrétních LTI systémů.

Požadavky:

Solidní znalosti z matematiky, fyziky a teorie elektromagnetického pole, specifikované v předmětech A8B01LAG, A8B01MC1, A8B01MCM, A8B01DEN, A8B01MCT, A8B02PH1, A8B02PH2, A8B17EMT

Osnova přednášek:

1. Rekapitulace - obvodové veličiny (napětí, proud, okamžitý výkon, práce elektrického napětí a proudu), obvodové prvky (rezistor, kapacitor, induktor, nezávislý zdroj napětí, nezávislý zdroj proudu), elementární metody analýzy. Nové pojmy - vazební obvodové prvky (vázané induktory, řízené zdroje).

2. Topologie obvodů, obecné metody analýzy obvodů (metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů).

3. Elektrické obvody v přechodných a ustálených stavech. Analýza lineárních obvodů v časové a frekvenční oblasti (Steinmetzova transformace, Fourierova řada, Fourierova transformace, Laplaceova transformace).

4. Stacionární ustálený stav (SUS) v lineárních obvodech. Obecné metody analýzy lineárních odporových obvodů, maticové vyjádření obvodových rovnic.

5. Harmonický ustálený stav (HUS), symbolicko-komplexní metoda, fázory, imitace, přenos. Elementární a obecné metody analýzy HUS, fázorové diagramy, výkon, výkonové přizpůsobení, rezonance.

6. Trojfázové soustavy.

7. Periodický neharmonický ustálený stav (PNUS), Fourierovy řady, spektrum periodického signálu, analýza lineárních obvodů v PNUS, efektivní hodnota, výkon periodického napětí a proudu.

8. Přechodné jevy v lineárních obvodech. Analýza přechodných jevů 1. a 2. řádu v časové oblasti.

9. Operátorová analýza přechodných jevů v lineárních obvodech.

10. Přenosové charakteristiky, impulsní a přechodová charakteristika lineárních obvodů, konvoluce, stabilita.

11. Frekvenční charakteristiky.

12. Zpětná vazba (ZV), záporná a kladná ZV, Nyquistova charakteristika, stabilita, druhy ZV, vliv ZV na vybrané parametry obvodu.

13. Operační zesilovač, lineární operační sítě (invertující a neinvertující zesilovač napětí, sledovač napětí, sčítací zesilovač, integrátor, derivátor, převodníky napětí - proud).

14. Základy teorie diskrétních LTI systémů. Souvislosti a rozdíly se spojitými LTI systémy (klasickými analogovými obvody)

Osnova cvičení:

Osnova cvičení je tématicky stejná jako osnova přednášek. Témata jednotlivých cvičení bezprostředně navazují na odpovídající témata přednášek.

Cíle studia:

Cílem studia tohoto předmětu je obecné, systematické a fundamentální seznámení se s hlavními principy, teorémy a zákony teorie lineárních elektrických obvodů, a s obecnými metodami analýzy lineárních elektrických obvodů pracujících v ustálených i přechodných režimech, v časové i frekvenční oblasti, umožňujícími detailní i systémový přístup. Vhodným bonusem je seznámení se základy teorie diskrétních LTI systémů.

Studijní materiály:

[1] V. Havlíček, M. Pokorný, I. Zemánek: Elektrické obvody 1, Vydavatelství ČVUT, 2005.

[2] V. Havlíček, I. Zemánek: Elektrické obvody 2, Vydavatelství ČVUT, 2008.

[3] R. Čmejla, V. Havlíček, I. Zemánek: Základy teorie elektrických obvodů 1 - cvičení, Vydavatelství ČVUT, 2009.

[4] R. Čmejla, V. Havlíček, I. Zemánek: Základy teorie elektrických obvodů 2 - cvičení, Vydavatelství ČVUT, 2007.

[5] R. L. Boylestad: Introductory Circuit Analysis, Merril Publishing Company, 1987.

[6] D. E. Scott: An Introduction to Circuit Analysis, McGraw-Hill Book Company, 1987.

[7] J, D. Irwin, R. M. Nelms: Basic Engineering Circuit Analysis. 9th ed., Wiley, 2008.

[8] T. L. Floyd,: Principles of Electric Circuits. Conventional Current Version, 8th ed. Pearsen Prentice Hall.

[9] Ch. K. Alexander, M. N. O. Sadiku: Fundamentals of Electric Circuits. 3rd ed., McGraw-Hill.

[10] Nilsson: Electric Circuits. Prentice Hall, 2004.

Poznámka:

Další informace:

http://amber.feld.cvut.cz/vyuka/b-cir

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

	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	místnost T2:A3-413a 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laborator K413A místnost T2:A3-413a 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laborator K413A
Út
St	místnost T2:A3-413a Hospodka J. 12:45–14:15 (přednášková par. 1) Dejvice Laborator K413Amístnost T2:A3-413a Hospodka J. 14:30–16:00 (přednášková par. 1) Dejvice Laborator K413A
Čt
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Otevřené elektronické systémy (povinný předmět oboru)
• Otevřené elektronické systémy (povinný předmět oboru)