Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Elektronika pro informační technologie

IEL Ak. rok 2019/2020 zimní semestr 6 kreditů

Základní pojmy a veličiny v elektrických obvodech. Ustálený stejnosměrný stav v lineárních elektrických obvodech. Princip superpozice. Analýza obvodů pomocí metody zjednodušování, vět o náhradních zdrojích, aplikace Kirchhoffových zákonů, metody smyčkových proudů a uzlových napětí. Analýza přechodových dějů v elektrických obvodech v časové oblasti. Analýza RC, RL a RLC obvodů. Bezeztrátové a ztrátové vedení. Šíření signálů na vedení. Analýza nelineárních elektrických obvodů. Parametry a charakteristiky polovodičových prvků. Polovodičové součástky, bipolární technologie, PN přechod, dioda. Bipolární tranzistory, tranzistor jako spínač. Unipolární tranzistory, hradla TTL a CMOS (logické úrovně, příkon). Operační zesilovače. Číslicově-analogový převodník. Analogově-číslicové  převodníky. Přehled důležitých elektronických obvodů. Mikroelektronika, principy výroby integrovaných obvodů. Metody pro měření elektrických a neelektrických veličin. Moderní měřicí technika. Principy a použití číslicových měřících přístrojů.

Garant předmětu

Zástupce garanta předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

39 hod. přednášky, 6 hod. cvičení, 12 hod. laboratoře, 8 hod. projekty

Bodové hodnocení

55 zkouška, 15 půlsemestrální test, 18 laboratoře, 12 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Stránky předmětu

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Schopnost analýzy činnosti elektronických obvodů, které mají praktickou návaznost na informační technologie. Znalost bezpečnostních předpisů pro práci s elektrickými zařízeními.

Cíle předmětu

Získat přehled a základy využití vybraných metod pro popis a analýzu činnosti elektronických obvodů s  praktickou návazností na informační technologie. Získat podrobné pokyny a informace o bezpečnosti práce s elektrickými zařízeními. Získat praktické znalosti při práci se základními elektronickými obvody v laboratoři.

Proč je předmět vyučován

I když je software nehmotné podstaty, lidstvo stále ještě nemá jiné prostředky než hmotu, aby svoje myšlenky, úvahy a postupy nějak dokázalo uchovat a realizovat. Systémy, navržené člověkem pro ukládání a zpracování informací, jsou však již tak složité, že musí být velmi miniaturizovány, aby s nimi bylo možno pracovat v lidském měřítku. Protože i tak je stále vše "jen" hmota, potřebujeme síly, kterými by bylo možno přesně manipulovat s velice malými částmi hmoty. Takové síly jsme nalezli v silách elektrického pole, kde dokážeme pomocí chytře navržených obvodů velmi přesně zacílit energii a provést manipulace tak jemné, jako s žádnými jinými známými prostředky. Proto jsou dnes počítače v drtivé většině na elektrické bázi. Pro pochopení činnosti počítačů, jejich možností a omezení nezbývá než poznat základní zákonitosti elektrického pole, elektrických obvodů a principy jejich činnosti, které stojí za návrhem složitějších (zejména číslicových) elektronických obvodů.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Předmět je zařazen do zimního semestru prvního ročníku bakalářského studijního programu. U studentů se proto předpokládají pouze běžné znalosti na úrovni střední školy.

Literatura studijní

  • Blahovec, A.: Elektrotechnika I, II, III, Informatorium, Praha 2000
  • Gescheidtová, E.: Základní metody měření v elektrotechnice. Brno, CERM 2000.
  • Láníček, R.: ELEKTRONIKA, obvody-součástky-děje, BEN - technická literatura, Praha 1998
  • Punčochář, J.: Operační zesilovače v elektronice, BEN - technická literatura, Praha 1999

Literatura referenční

  • Murina, M.: Teorie obvodů. Brno, VUTIUM 2000.
  • Brančík, L.: Elektrotechnika I. Brno, skripta FEKT VUT.
  • Sedláček, J., Dědková, J.: Elektrotechnika I - laboratorní a počítačová cvičení. Brno, skripta FEKT VUT.
  • Sedláček, J., Valsa, J.: Elektrotechnika II. Brno, skripta FEKT VUT.
  • Murina, M., Sedláček, J.: Elektrotechnika II - počítačová cvičení. Brno, skripta FEKT VUT.
  • Horowitz, P., Hill, W.: The art of electronics 3rd edition, Cambridge University Press, 2015.
  • Přednášky v provedení PowerPoint

Osnova přednášek

  1. Matematika pro teorii obvodů (analytické a numerické výpočty), základní pojmy a veličiny v elektrických obvodech.
  2. Ustálený stejnosměrný stav v lineárních elektrických odporových obvodech (Ohmův zákon, Kirchhoffovy zákony)
  3. Odporové sítě s jedním a více napájecími  stejnosměrnými zdroji, analýza obvodů pomocí metody zjednodušování 
  4. Věty o náhradních zdrojích (Theveninův teorém), metoda smyčkových proudů a uzlových napětí, princip superpozice
  5. Obecný matematický popis obvodů RC, RL, RLC.  RC, RL a RLC obvody s napájecími stejnosměrnými zdroji napětí. Přechodové jevy
  6. Střídavá napětí a Fourierova řada, řešení RLC obvodů.  RLC obvody v impulsním režimu, kmitočtové filtry
  7. Bezeztrátové a ztrátové vedení. Šíření signálů na vedení. Přenos signálů
  8. Polovodičové součástky, bipolární technologie, PN přechod, dioda
  9. Bipolární tranzistory, tranzistor jako spínač  
  10. Unipolární tranzistory, hradla TTL a CMOS (logické úrovně, příkon)
  11. Operační zesilovač (ideální) s váhovými odporovými sítěmi. Číslicově-analogový převodník. Analogově-číslicové  převodníky.
  12. Přehled důležitých elektronických obvodů (napájecí zdroje, stabilizátory, oscilátory, multivibrátory, bistabilní klopný obvod, Schmittův klopný obvod, časovač, komparátor, vysílač, přijímač). Mikroelektronika, principy výroby integrovaných obvodů
  13. Metody pro měření elektrických a neelektrických  veličin. Moderní měřicí technika. Principy a použití číslicových měřících přístrojů

Osnova numerických cvičení

  1. Odporové sítě. Praktická zapojení. Editor a simulátor elektrických obvodů připojených na zdroj  stejnosměrného napětí. Audiovizuální ukázky
  2. RLC obvody, přechodné děje. Praktická zapojení. Editor a simulátor RLC elektrických obvodů připojených na zdroj střídavého napětí. Audiovizuální ukázky
  3. Bipolární technologie, dioda. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky
  4. Bipolární technologie, tranzistor. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky
  5. A/D a D/A převodníky. Audio-vizuální ukázky práce s profesionálními elektronickými přístroji
  6. Přenos signálů. Praktická zapojení. Audiovizuální ukázky

Osnova laboratorních cvičení

  1. Odporové sítě. Praktická zapojení. Editor a simulátor elektrických obvodů připojených na zdroj  stejnosměrného napětí
  2. RLC obvody, přechodné děje. Praktická zapojení. Editor a simulátor RLC elektrických obvodů připojených na zdroj střídavého napětí
  3. Bipolární technologie, dioda. Praktická zapojení ve stejnosměrných a střídavých obvodech. Měření voltampérové charakteristiky diody
  4. Bipolární technologie, tranzistor. Praktická zapojení. Měření voltampérových charakteristik tranzistoru
  5. A/D a D/A převodníky. Audio-vizuální ukázky práce s profesionálními elektronickými přístroji
  6. Přenos signálů. Praktická zapojení

Osnova ostatní - projekty, práce

Individuální zhodnocení předmětu na vybraných příkladech z oblasti:
  1. Metoda smyčkových proudů
  2. Metoda uzlových napětí
  3. Theveninův teorém
  4. Přechodné děje v RLC obvodech

Průběžná kontrola studia

V průběhu semestru je bodově hodnoceno 6 laboratoří (každá za maximálně 3 body), semestrální projekt (max. 12 bodů) a půlsemestrální zkouška (max. 15 bodů).

Kontrolovaná výuka

Půlsemestrální a semestrální písemná zkouška: Pro získání bodů ze semestrální zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 27 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body. Laboratoře jsou dobrovolné. Zmeškanou laboratoř lze ve výjimečných případech nahradit ke konci semestru po osobní domluvě s cvičícím (náhradní termín laboratoře, individuální projekt apod.).

Podmínky zápočtu

  • Nutnost absolvování proškolení z vyhlášky 50.
  • Získání alespoň 3 bodů ze semestrálního projektu a alespoň 6 bodů z laboratoří.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoPSKSkupInfo
Popřednáškavýuky D0206 D105 11:0012:50 1BIA 2BIA 2BIB xx
Polaboratořvýuky L306 13:0014:50 1BIA
Polaboratořvýuky L306 15:0016:50 1BIB
Polaboratořvýuky L306 17:0018:50 1BIB
Útlaboratořvýuky L306 08:0009:50 1BIA
Útlaboratořvýuky L306 10:0011:50 1BIB
Útlaboratořsudý L306 17:0018:50 1BIA 1BIB
Stlaboratořvýuky L306 07:0008:50 1BIB
Stlaboratořvýuky L306 09:0010:50 1BIA
Stpřednáškavýuky E104 E105 E112 09:0010:50 1BIB 2BIA 2BIB xx
Stlaboratořvýuky L306 11:0012:50 1BIB
Stpřednáškavýuky D0207 D105 14:0014:50 1BIA 2BIA 2BIB xx
Stcvičenívýuky D0207 D105 15:0015:50 1BIA 2BIA 2BIB xx 10 - 29
Stlaboratořvýuky L306 19:0020:50 1BIA 1BIB
Čtlaboratořvýuky L306 12:0013:50 1BIB
Čtlaboratořvýuky L306 14:0015:50 1BIA
Čtpřednáškavýuky E104 E105 E112 14:0014:50 1BIB 2BIA 2BIB xx
Čtcvičenívýuky E104 E105 E112 15:0015:50 1BIB 2BIA 2BIB xx 30 - 44
Čtlaboratořlichý L306 16:0017:50 1BIA 1BIB
Čtlaboratořvýuky L306 18:0019:50 1BIA 1BIB
laboratořvýuky L306 07:0008:50 1BIA 1BIB
laboratořvýuky L306 09:0010:50 1BIA 1BIB
laboratořvýuky L306 11:0012:50 1BIA
laboratořvýuky L306 13:0014:50 1BIA
laboratořvýuky L306 15:0016:50 1BIA 1BIB

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BIT, 1. ročník, povinný
  • Program IT-BC-3, obor BIT, 1. ročník, povinný
Nahoru