Analogové obvody a systémy

Předmět A8M31AAS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět B2M31IAS (vztah je symetrický)

Předmět A8M31AAS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět B2M31IAS (vztah je symetrický)

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět je zaměřen na nové směry a principy řešení analogových obvodů s důrazem na aplikace v periferiích digitálních

systémů pro přenos a zpracování dat. Hlavní doménou jsou analogové a diskrétní funkční bloky pro realizaci zesilovačů,

filtrů, převodníků A/D a D/A, včetně jejich modelování a simulace. Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně

otázky testování analogových a smíšených obvodů. Předmět obsahuje základ znalostí pro vývoj a návrh elektronických

systémů, se zohledněním aspektů současných technologií a využitím profesionálního software pro návrh integrovaných

obvodů.

Požadavky:

Znalosti analogových elektronických obvodů - analýza obvodů s tranzistory a operačními zesilovači. Znalosti popisu lineárních obvodů a systémů v časové i obrazové oblasti, základní znalosti vlastností analogových filtrů.

Osnova přednášek:

1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů.

2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování.

3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu, translineární princip.

4. Spojitě pracující analogové filtry; kmitočtové transformace, aproximace, syntéza a základní realizace.

5. Implementace aktivních filtrů; bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími

prvky.

6. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty.

7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové

požadavky na SC filtry.

8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor jako základní stavební bloky, jeho přenosová funkce v zrovině.

SC filtry vyššího řádu - kaskádní filtry složené z bikvadratických sekcí.

9. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a

SI.

10. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve

strukturách ASIC.

11. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů

pro struktury ASIC.

12. D/A a A/D převodníky ve strukturách ASIC - základy modelování, simulace a testování parametrů.

13. Obvody pro pulsní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, zesilovače třídy D.

14. Diskrétní soustavy jako spínané zdroje. Nábojové pumpy, DC-DC převodníky; obvodové řešení, možnosti

analýzy a simulace.

Osnova cvičení:

Cvičení tématicky navazují na přednášky:

1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů.

2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování.

3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu, translineární princip.

4. Spojitě pracující analogové filtry; kmitočtové transformace, aproximace, syntéza a základní realizace.

5. Implementace aktivních filtrů; bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími

prvky.

6. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty.

7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové

požadavky na SC filtry.

8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor jako základní stavební bloky, jeho přenosová funkce v zrovině.

SC filtry vyššího řádu - kaskádní filtry složené z bikvadratických sekcí.

9. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a

SI.

10. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve

strukturách ASIC.

11. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů

pro struktury ASIC.

12. D/A a A/D převodníky ve strukturách ASIC - základy modelování, simulace a testování parametrů.

13. Obvody pro pulsní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, zesilovače třídy D.

14. Diskrétní soustavy jako spínané zdroje. Nábojové pumpy, DC-DC převodníky; obvodové řešení, možnosti

analýzy a simulace.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty s principy řešení analogových obvodů s důrazem na aplikace v periferiích digitálních

systémů pro přenos a zpracování dat. Studenti porozumí analogovým a diskrétním funkčním blokům pro realizaci zesilovačů,

filtrů, převodníků A/D a D/A, včetně jejich modelování, simulace i testování. Seznámí se se současnými technologiemi a profesionálním software pro návrh integrovaných obvodů.

Studijní materiály:

1. Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006.

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/A8M31AAS

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

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