Elektronické prvky a obvody

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět B3B31EPO je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Jiří Hospodka

Přednášející:

Jiří Hospodka

Cvičící:

Ondřej Brunner, Jan Havlík, Jiří Hospodka, Tomáš Kouba

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Pedmět seznamuje studenty se základními principy a metodami řešení elektrických obvodů. Definuje obvodové prvky a uvádí jejich elementární aplikace. Zabývá se základními funkcemi elektrických a elektronických zařízení s analogovými i digitálními obvody. Uvádí principy funkce a metody analýzy těchto obvodů s ohledem na použití pro kybernetiku a řídicí techniku.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Prvky elektrických obvodů: pasivní dvojpóly, řízené zdroje - popis, vztahy mezi obvodovými veličinami.

2. Základní zákony a teorémy v elektrických obvodech, analýza odporových obvodů, výkon.

3. Metody analýzy lineárních elektrických obvodů v časové oblasti. Přechodné jevy v RLC obvodech při stejnosměrném buzení.

4. Harmonický ustálený stav - vyjádření obvodových veličin pomocí fázorů, výkon v HUS, pojem rezonance.

5. PN přechod, prvky elektronických obvodů: dioda, tyristor, triak - popis činnosti, typické aplikace, model diody, princip linearizace.

6. Tranzistory: bipolární a unipolární tranzistor - princip činnosti, popis, charakteristiky, modely.

7. Aplikace tranzistoru jako řízeného spínače a zesilovacího prvku.

8. Ideální operační zesilovač: princip, základní lineární operační sít (invertující a neinvertující zapojení, sumátor, rozdílový zesilovač, převodníky u-i a i-u, integrátor, derivátor.

9. Reálné vlastnosti OZ a jejich vliv na obvodové struktury. Kmitočtová kompenzace.

10. Speciální aplikace OZ: oscilátory, izolační zesilovač, nelineární obvody s OZ, AKO, komparátory.

11. Klasické napájecí zdroje, lineární stabilizátory - principy a dosahované parametry.

12. Polovodičové spínače, spínání odporové a indukční zátěže, princip a vlastnosti spínaných zdrojů.

13. Struktury logických obvodů: diodová logika, princip CMOS invertoru, základní elektrické charakteristiky, zapojení a funkce dvouvstupuvého hradla NAND.

14. Kapacitní a induktivní vazba, rušení na vedení a odolnost vůči němu, vstupní obvody a budiče průmyslových sběrnic.

Osnova cvičení:

1. Úvod. Elektrický obvod, elektrické napětí a proud, řazení ideálních zdrojů napětí a proudu, ověření laboratorním měřením..

2. Ohmův zákon. Kirchhoffovy zákony, sériové a paralelní řazení rezistorů, ověření laboratorním měřením.

3. Metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů. počítačová analýza elektrických obvodů.

4. Test 1. Přechodné jevy v RLC obvodech při stejnosměrném buzení, výpočet a ověření počítačovou simulací.

5. HUS - fázory, impedance a admitance. Analýza elementárních obvodů v HUS,.

6. Frekvenční charakteristiky - ruční i počítačová analýza, ověření laboratorním měřením. Rezonance.

7. Test 2. Elementární obvody s diodami a tranzistory. Principy činnosti, analýza dominantních vlastností.

8. Simulace a laboratorní měření obvodů s tranzistory, spínací a lineární režim

9. Základní zapojení s operačním zesilovačem, analýza a simulace.

10. Laboratorní měření elementárních zapojení s operačním zesilovačem.

11. Oscilátory a astabilní klopné obvody s OZ.

12. Test 3. Stabilizátor se ZD, výpočet, simulace.

13. Laboratorní měření vlastností CMOS invertoru.

14. Konzultace, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Irwin, J. D.: Nelms R. M.: Basic engineering circuit analysis. Wiley, 2008, ISBN 0470128690

2. Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith: Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 6. vydání, 2009, ISBN 9780195323030

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B3B31EPO

Rozvrh na zimní 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:D3-209 Hospodka J. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice T2:D3-209místnost T2:B3-802 Brunner O. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laborator K802místnost T2:B3-802 Brunner O. 18:00–19:30 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice Laborator K802
Út	místnost T2:B3-802 Kouba T. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 104) Dejvice Laborator K802místnost T2:B3-802 Kouba T. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 107) Dejvice Laborator K802
St	místnost T2:B3-802 Havlík J. 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 105) Dejvice Laborator K802místnost T2:B3-802 Havlík J. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 103) Dejvice Laborator K802 místnost T2:D3-209 Hospodka J. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice T2:D3-209
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a Robotika 2016 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a Robotika 2021 (povinný předmět programu)