Elektronické obvody

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět F7PBBEO je, že student v některém z předchozích semestrů úspěšně absolvoval předmět F7PBBTEL

Úspěšné absolvování nebo získání zápočtu a nevyčerpání všech zkouškových termínů předmětu F7PBBEO je podmínkou zápisu na předmět F7PBBSM.

Úspěšné absolvování předmětu F7PBBEO je podmínkou pro zápis na předmět F7PBBPNK.

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBBEO je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBBSEL

Garant předmětu:

Jan Uhlíř

Přednášející:

Jan Uhlíř

Cvičící:

Tomáš Dřížďal, Marek Novák

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Předmět přináší základní orientaci v principech elektronických obvodů, které jsou využívány v elektronických laboratorních a lékařských přístrojích. Vytváří předpoklad pro kvalifikovanou obsluhu analogové i číslicové přístrojové

techniky.

Vstupní požadavky předmětu:

Úspěšné absolvování předmětu Teoretická elektrotechnika

Výstupní znalosti, dovednosti, schopnosti a kompetence:

Studenti se seznámí s funkčními elektronickými bloky, které jsou využívány v konstrukci laboratorních a lékařských přístrojů. Předmět je připraví pro kompetentní posouzení základních vlastností a parametrů elektronických přístrojů.

Požadavky:

Hodnocení při zkoušce je složeno z bodového zisku během semestru, z bodového hodnocení písemné části zkoušky a hodnocení pohovoru, který je součástí zkoušky.

Podmínkou pro vstup na každé z laboratorní měření je absolvování vstupního testu sestávajícího ze dvou otázek (úplný výčet otázek včetně podmínek absolvování testu viz. PDF níže).

Studenti nejpozději do 4.1.2024 odevzdají protokol z jedné z měřených laboratorních úloh. Na protokoly odevzdané po tomto datu nebude brán zřetel. Protokoly budou hodnoceny od 0 do 10 bodů. V případě hodnocení nižšího než 5 bodů bude protokol vrácen k přepracování. Maximální hodnocení, které lze získat po přepracování, je 5 bodů z 10.

Osnova přednášek:

Osnova přednášek:

1. Zesilovač zesílení napětí, proudu, výkonu, střídavá a stejnosměrná vazba

2. Zpětná vazba kladná, záporná, vliv ZV na parametry zesilovače

3. Operační zesilovač ideální obvodový element

4. Reálný operační zesilovač statické parametry, dynamické parametry, frekvenční závislost

5. Napájecí zdroje stejnosměrného napětí baterie, akumulátory, usměrňovače, měniče

6. Komparátor základní parametry, elektronický obvod komparátoru,

7. Generátor tvarových kmitů, sinusový oscilátor LC a RC, napětím řízený generátor (VCO)

8. Logická funkce kombinační - formy zápisu kombinační funkce

9. Logická funkce sekvenční - synchronní a asynchronní činnost sekvenčního obvodu

10. Integrované polovodičové logické členy - technologické rodiny polovodičových logických obvodů elektrické

parametry

11. Polovodičové paměti formát uložených dat, kapacita čipu a paměťového bloku

12. Princip uložení dat paměťová buňka permanentní, kvazipermanentní, volatilní statická a dynamická

13. Řetězec pro číslicový přenos a zpracování analogových signálů, vzorkovací kmitočet, kvantizace

14. Základní principy A/D a D/A převodu, odporový D/A převodník, D/A převodník PWM

Osnova cvičení:

Osnova cvičení:

1. Opakování ze základů teoretické elektrotechniky - obvodové veličiny, prvky, základní zákony. Zesilovač - zesílení

napětí, proudu, výkonu, frekvenční závislost

2. Operační zesilovač - ideální obvodový element, základní struktury zesilovačů, výpočet zesílení, integrátor.

3. Základní výpočty v obvodech s ideálním operačním zesilovačem. Seznámení s prostředky pro experimenty s

elektronickými součástkami

4. Reálný operační zesilovač - statické a dynamické parametry. Parametry nejběžnějších integrovaných operačních

zesilovačů. Speciální operační zesilovače. LAB - Ověření stejnosměrných vlastností obvodu s operačním

zesilovačem OP 27. Zapojení invertujícího a neinvertujícího obvodu, zapojení sumačního obvodu. Ověření reálných

poměrů na svorkách obvodu.

Napájecí zdroje stejnosměrného napětí - baterie, akumulátory, usměrňovače, stabilizátory, výpočty potřebných

parametrů diod, orientace v katalogových údajích Měření na jednoduchém usměrňovači a stabilizačním obvodu se

Zenerovou diodou.

6. Napájecí zdroje stejnosměrného napětí - spínané zdroje a měniče, nábojová pumpa. Popis činnosti, vlastnosti

integrovaných obvodů z katalogů. LAB - Zapojení a základní měření na třísvorkovém stabilizátoru a DC/DC

měniči.

7. Komparátor - parametry, použití OZ, komparátor s hysterezí - výpočet, generátory - výpočet, oscilátory výpočet.

8. Logické funkce kombinační - formy zápisu, algebra, logické členy, elementární operace v algebře logických funkcí.

LAB - Sestavení kombinačního obvodu podle zadané pravdivostní tabulky. Ověření.

9. Integrované logické členy - elementární členy NAND a NOR, integrované logické funkce, el. parametry

10. Logická funkce sekvenční - synchronní a asynchronní činnost sekvenčního obvodu. LAB - Sestavení sekvenčního

obvodu - čítač v Grayově kódu

11. Polovodičové paměti - formát dat, kapacita, přístup k datům, princip uložení dat. Dekódování adresy v poli

paměťových čipů.

12. Řetězec pro číslicový přenos a zpracování signálů - vzorkování, kvantování, rekonstrukce.

13. Základní principy A/D a D/A převodu - převodníky A/D a D/A, princip, realizace. LAB měření na A/D

převodnících.

14. Otázky ke zkoušce, diskuse. Zápočet.

Cíle studia:

Předmět přináší základní orientaci v principech elektronických obvodů, které jsou využívány v elektronických laboratorních a lékařských přístrojích. Vytváří předpoklad pro kvalifikovanou obsluhu analogové i číslicové přístrojové techniky.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

Studijní materiály - Internetová podpora výuky (skriptum, přednáškové prezentace, příklady k výpočtům, demonstrační simulace obvodů v programu MicroCap) dostupné na moodle.cvut.cz

[1] Uhlíř, J. Elektronické obvody (pro předmět F7PBBEO na ČVUT FBMI). 1. vyd. Kladno, ČVUT FBMI, 2019.

[2] IRWIN, J. David a R. M. NELMS. Basic engineering circuit analysis. 10nd ed. Hoboken: John Wiley, c2011.

Selected Chapters for University of Wisconsin Milwaukee. ISBN 978-1-118-11892-4.

Doporučená literatura:

[3] Uhlíř, J.: Elektrotechnika pro informatiky, Vydavatelství ČVUT Praha 2008, ISBN 987-80-01-03981-6

[4] Neumann, P., Uhlíř, J.: Elektronické obvody a funkční bloky 1 a 2, Vydavatelství ČVUT Praha 2005, vydání 2.

přepracované 279 s., ISBN 80-01-03281-7

[5] Doleček, J. Základy elektroniky. Praha, BEN - techn. literatura 2005.

[6] Maťátko, J. Elektronika. 5. vydání. Praha, Idea servis 2002.

[7] Láníček, R. Elektronika - obvody, součástky, děje. Praha, BEN - technická literatura 1998.

[8] Matoušek, D. Číslicová technika. Praha, BEN - technická literatura 2002.

Studijní pomůcky:

Freeware: Simulační program MicroCap

Poznámka:

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 KL:B-220 Uhlíř J. 10:00–11:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebna
Út
St
Čt	místnost KL:A-011 Dřížďal T. Novák M. 08:00–09:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měřenímístnost KL:B-730 Dřížďal T. Novák M. 10:00–11:50 (přednášková par. 1 paralelka 1) Kladno FBMI Počítačová učebnamístnost KL:B-730 Dřížďal T. Novák M. 12:00–13:50 (přednášková par. 1 paralelka 2) Kladno FBMI Počítačová učebnamístnost KL:B-730 Dřížďal T. Novák M. 14:00–15:50 (přednášková par. 1 paralelka 3) Kladno FBMI Počítačová učebnamístnost KL:A-011 Dřížďal T. Novák M. 16:00–17:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měření místnost KL:A-011 Dřížďal T. Novák M. 10:00–11:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měřenímístnost KL:A-011 Dřížďal T. Novák M. 12:00–13:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měřenímístnost KL:A-011 Dřížďal T. Novák M. 14:00–15:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. senzorů a měření
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinný předmět)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinný předmět)