Analogové a aktivní obvody

Předmět A8B31AAC nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět A2M31IAS (vztah je symetrický)

Garant předmětu:

Jiří Hospodka

Přednášející:

Jiří Hospodka

Cvičící:

Jiří Hospodka, Tomáš Kouba

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět A8B31AAC je zaměřen na výklad, matematický popis, analýzu a návrh základních analogových aktivních obvodů a funkčních bloků elektronických systémů na bázi základních polovodičových elektronických součástí pracujících v lineárních i nelineárních režimech činnosti.

Požadavky:

Solidní znalosti z matematiky, fyziky, teorie elektromagnetického pole, teorie elektrických obvodů, fyziky polovodičů a principů polovodičových elektronických prvků, specifikované v předmětech A8B01LAG, A8B01MC1, A8B01MCM, A8B01DEN, A8B01MCT, A8B02PH1, A8B02PH2, A8B17EMT, A8B31CIR, A8B34SST, A8B34EODT.

Osnova přednášek:

1. Rekapitulace metod analýzy lineárních obvodů. Zobecněná metoda uzlových napětí.

2. Lineární neautonomní dvojbrany, charakteristiky, přenosové vlastnosti, metoda dělení obvodového řetězce.

3. Analogové frekvenční filtry, vlastnosti, analýza v časové a frekvenční oblasti. Syntéza filtrů, filtry LC, kaskádní syntéza ARC filtrů, použití OA, prvků OTA, TIA, CCII, filtry se spínanými kapacitory (přeladitelnost).

4. Nelineární obvody, Nelineární odporové obvody, VA-charakteristiky, aproximace charakteristik, pracovní bod, linearizace v pracovním bodě. Metody analýzy nelineárních odporových obvodů, metody analytické, grafické (metoda zatěžovací přímky), numerické (metoda Pickardova, regula-falsi, Newtonova).

5. Obvody s polovodičovými diodami.

6. Základní zesilovače s bipolárními tranzistory BJT (SE, SC, SB), klidový pracovní bod, RC vazba, "střídavé? parametry zesilovače v dolním, středním a horním kmitočtovém pásmu (DKP, SKP a HKP).

7. Základní zesilovače s unipolárními tranzistory JFET, MOSFET (SS, SD, SG), klidový pracovní bod, RC vazba, "střídavé? parametry zesilovače v DKP, SKP a HKP.

8. Dynamická zátěž, proudové zrcadlo, Darlingtonovo zapojení, třídy zesilovačů, dvojčinné zesilovače, koncové výkonové zesilovače, koncové zesilovače logických členů (dvojčinný stupeň TTL, komplementární stupeň CMOS).

9. Diferenční zesilovač, kombinované zesilovače, kaskoda, operační zesilovač - struktura, parametry.

10. Lineární operační site (rekapitulace), nelineární operační sítě (operační usměrňovač, komparátor s hysterezí, logaritmátor, exponenciátor, měřič maximální hodnoty).

11. Harmonické oscilátory, klopné obvody, generátory funkcí, napěťově řízený oscilátor, fázový závěs PLL.

12. Polovodičové spínače, aplikace (spínání induktivní zátěže, spínání obvodů s LED, analogový multiplexer, vzorkovací obvody (S/H), spínané kapacitory, struktury logických členů, spínané zdroje).

13. Klasické napájecí zdroje (transformátor, usměrňovač, filtr, stabilizátor), princip spínaných zdrojů.

14. Obvody s optoelektrickými součástkami (fotodioda, fototranzistor, LED).

Osnova cvičení:

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

1. Rekapitulace metod analýzy lineárních obvodů. Zobecněná metoda uzlových napětí.

2. Lineární neautonomní dvojbrany, charakteristiky, přenosové vlastnosti, metoda dělení obvodového řetězce.

3. Analogové frekvenční filtry, vlastnosti, analýza v časové a frekvenční oblasti. Syntéza filtrů, filtry LC, kaskádní syntéza ARC filtrů, použití OA, prvků OTA, TIA, CCII, filtry se spínanými kapacitory (přeladitelnost).

4. Nelineární obvody, Nelineární odporové obvody, VA-charakteristiky, aproximace charakteristik, pracovní bod, linearizace v pracovním bodě. Metody analýzy nelineárních odporových obvodů, metody analytické, grafické (metoda zatěžovací přímky), numerické (metoda Pickardova, regula-falsi, Newtonova).

5. Obvody s polovodičovými diodami.

6. Základní zesilovače s bipolárními tranzistory BJT (SE, SC, SB), klidový pracovní bod, RC vazba, "střídavé? parametry zesilovače v dolním, středním a horním kmitočtovém pásmu (DKP, SKP a HKP).

7. Základní zesilovače s unipolárními tranzistory JFET, MOSFET (SS, SD, SG), klidový pracovní bod, RC vazba, "střídavé? parametry zesilovače v DKP, SKP a HKP.

8. Dynamická zátěž, proudové zrcadlo, Darlingtonovo zapojení, třídy zesilovačů, dvojčinné zesilovače, koncové výkonové zesilovače, koncové zesilovače logických členů (dvojčinný stupeň TTL, komplementární stupeň CMOS).

9. Diferenční zesilovač, kombinované zesilovače, kaskoda, operační zesilovač - struktura, parametry.

10. Lineární operační site (rekapitulace), nelineární operační sítě (operační usměrňovač, komparátor s hysterezí, logaritmátor, exponenciátor, měřič maximální hodnoty).

11. Harmonické oscilátory, klopné obvody, generátory funkcí, napěťově řízený oscilátor, fázový závěs PLL.

12. Polovodičové spínače, aplikace (spínání induktivní zátěže, spínání obvodů s LED, analogový multiplexer, vzorkovací obvody (S/H), spínané kapacitory, struktury logických členů, spínané zdroje).

13. Klasické napájecí zdroje (transformátor, usměrňovač, filtr, stabilizátor), princip spínaných zdrojů.

14. Obvody s optoelektrickými součástkami (fotodioda, fototranzistor, LED).

Cíle studia:

Cílem studia tohoto předmětu je dosažení solidních znalostí v oblasti aplikované elektroniky, systémového popisu, analýzy a syntézy základních analogových aktivních obvodů a funkčních bloků elektronických systémů na bázi základních polovodičových elektronických součástí pracujících v lineárních i nelineárních režimech činnosti.

Studijní materiály:

[1] J. Bičák, M. Laipert, M. Vlček: Lineární obvody a systémy, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha 2007

[2] Sedra, Smith: Microelectronic Circuits. Oxford University Press 2007.

[3] J. Vedral, J. Fischer: Elektronické obvody pro měřicí techniku, Vyd. ČVUT, 1999.

[4] J. Vobecký, V. Záhlava: Elektronika, Grada Publishing, 2001.

[5] M. Husák: Návrh napájecích zdrojů pro elektroniku, Vydavatelství ČVUT, 2006.

[6] J. Punčochář: Operační zesilovače v elektronice. Nakladatelství BEN - technická literatura, Praha 1996.

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

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A8B31AAC

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

	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	místnost T2:B3-802 Hospodka J. 08:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice Laborator K802místnost T2:B3-802 Kouba T. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 1) Dejvice Laborator K802
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

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