Implementace analogových soustav

Vztahy:

Předmět B2M31IAS nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět A2M31IAS (vztah je symetrický)

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

Podmínkou zápisu na předmět B2M31IAS je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

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

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s novými směry a koncepcemi v řešení analogových obvodů, s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů. Důraz je kladen na návrhové postupy a implementaci ve strukturách zakázkových integrovaných obvodů (ASIC). Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně otázky analýzy a testování analogových a smíšených obvodů. Předmět poskytuje znalosti pro vývoj a návrh elektronických systémů, se zohledněním aspektů současných výrobních technologií integrovaných obvodů.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Současná analogová technika a její uplatnění. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových soustav, obvody v proudovém módu - základní FB. Výběr a specifika funkčních bloků pro zakázkové IO (ASIC).

2. Model polovodičové diody, teplotní závislosti, šumový model. Gummel-Poonův model bipolárního tranzistoru. Modelování mikrovlnných tranzistorů.

3. Rozšířený model JFET Schichmana a Hodgese. Charakteristické teplotní a šumové vlastnosti JFET. Modely MESFET/pHEMT.

4. Technologický základ modelů MOSFET, odvoditelnost parametrů z technologie a jejich automatický přepočet se změnou rozměru. Modely BSIM a EKV a jejich vzájemné porovnání, identifikace parametrů modelů.

5. Proudová ZV, zesilovač CFOA. Porovnání soustav s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou. Obvody v proudovém módu, principy jejich návrhu. Přidružená transformace, translineární princip.

6. Aktivní prvky pro proudový režim a jejich řešení elementárními FB. Odvozené FB vyšších řádů. Nelineární prvky - násobičky, tvarovače, modulátory. Obvodové řešení, parametry.

7. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Úvod do charakterizace integrovaných systémů a knihoven v podprahovém režimu. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů pro struktury ASIC.

8. Diskrétně pracující obvody: obvodový popis SC a SI obvodů, vlastnosti základních funkčních bloků, parazitní vlivy na chování spínaných obvodů, možnosti počítačové analýzy reálných vlastností.

9. Technologické a obvodové požadavky na SC a SI obvody (kapacitory, spínače, OZ, spínací kmitočet). Vliv reálných vlastností, průnik hodinového signálu, šum. Možnosti korekce chyb.

10. Obvody pro spínaný power management, obvodová řešení DC/DC konvertorů. Principy zpětnovazební regulace spínaných soustav, aplikační příklady.

11. Nábojové pumpy a metody jejich návrhu. Obvodová řešení, možnosti analýzy a simulace ve strukturách ASIC.

12. Obvody pro pulzní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, vlastnosti, implementace.

13. Převodníky D/A a A/D ve strukturách ASIC. Základy modelování, simulace a testování parametrů.

Osnova cvičení:

1. Seznámení s laboratoří, bezpečnost. Vstupní test, úvod k Maple.

2. Řešení operačních sítí. Porovnání vlastností sítí s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou.

3. EKV model MOS tranzistoru pro nízkonapěťové aplikace s malým příkonem. Návrh OTA a OZ, optimalizace hlavních parametrů. Obvodové řešení proudového konvejoru a CFOA.

4. Obvodové řešení transkonduktančního zesilovače a proudového konvejoru. Úvod do systému Mentor Graphics.

5. Návrh obvodů napěťové a proudové reference - odvození a simulace.

6. Návrh a simulace mikropříkonových obvodů - obvod nízkopříkonové napěťové reference.

7. Návrh filtrů OTA-C: bikvadratické sekce a jejich návrh.

8. Popis SC a SI obvodů diferenčními rovnicemi. Analýza a simulace SC a SI obvodů. Knihovna PraCAn.

9. Návrh a simulace bikvadu SC. Návrh filtru SC pomocí FCADu.

10. Minimalizace vlivu reálných vlastností obvodů SI a SC.

11. Laboratorní cvičení - návrh a měření filtru SC.

12. Návrh a simulace nábojové pumpy.

13. Obhajoby semestrálních prací.

14. Obhajoby semestrálních prací, zápočty.

Cíle studia:

Studijní materiály:

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

2. Gray, P. R., Hurst, P.J., Lewis, S.H.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons, U.S., 2001

3. Burns, M., Roberts, G. W.: An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement. Oxford University Press, New York 2001

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: