Detail předmětu
Analogová elektronika 2
BPC-AE2 FEKT BPC-AE2 Ak. rok 2020/2021 letní semestr 6 kreditů
Kurz prohlubuje a rozšiřuje znalosti získané v rámci Analogové elektroniky 1 především v oblasti praktického návrhu analogových obvodů a přináší celou řadu nových oblastí, které jsou ve znalostech návrháře a konstruktéra analogových obvodů nezbytné. Sem patří např. tvarovače signálu, základní tranzistorové stavební bloky (proudová zrcadla, diferenční páry), návrh tranzistorových zesilovacích stupňů a pracovního bodu, spínací obvody, zásady praktické práce s operačními zesilovači a jejich specifické nestandardní aplikace, komparátory, klopné obvody, generátory signálů, atd. Návrh a analýza těchto analogových obvodů náleží k základním dovednostem studentů bakalářského studia zaměřených na slaboproudou elektroniku. Řešené situace na přednáškách jsou doprovázeny počítačovým (OrCAD PSpice, Snap, Matlab) i laboratorním cvičením.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 6 hod. cvičení
- 13 hod. laboratoře
- 13 hod. pc laboratoře
Zajišťuje ústav
Přednášející
Cvičící
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Absolvent (1) rozumí vybraným především prakticky orientovaným oblastem (s důrazem na návrh) pokročilejší analogové elektroniky. Záběr získaných dovedností se pohybuje od znalosti principů základních tvarovacích a spínacích obvodů, jednoduchým stupňů s tranzistory, komparátorů až po zdroje neharmonických signálů. Absolvent (2) dokáže posoudit vhodnost aktivních součástek, (3) zvolit optimální přístup, topologii, koncept, (4) navrhnout/vypočítat hodnoty obvodových prvků pro specifikaci požadovaných provozních parametrů a (5) ověřit činnost obvodu počítačovou simulací i laboratorně.
Cíle předmětu
Cílem předmětu je seznámit studenty se specifickými oblastmi analogových obvodů se zaměřením na impulzní, spínací, porovnávací a další lineární a nelineární aplikace tranzistorů, operačních zesilovačů a moderních aktivních prvků a směřovat jejich práci především k praktickému využití získaných poznatků.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Jsou požadovány znalosti základů elektrotechniky, elektronických součástek, středoškolské matematiky, základů měření a práce v laboratoři a základů počítačové simulace (OrCAD PSpice, Snap, Matlab). Předmět využívá znalostí získaných v rámci kurzů Elektrotechnika I a II, Elektronické součástky, Měření v elektrotechnice, Elektronické praktikum a Analogová elektronika 1.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Literatura studijní
- PUNČOCHÁŘ, J. Operační zesilovače v elektronice. Praha: BEN – technická literatura, 2002.
Literatura referenční
- BIOLEK, D.; HÁJEK, K.; KRTIČKA, A.; ZAPLATÍLEK, K.; DOŇAR, B. Elektronické obvody I. Brno: Univerzita obrany, 2006.
- VOBECKÝ, J.; ZÁHLAVA, V. Elektronika - součástky a obvody, principy a příklady. Praha: Grada, 2005.
Osnova přednášek
1. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou (dvojbrany, časové konstanty, přechodné děje, parametry pravoúhlého signálu)
2. Diodové tvarovače, omezovače a jejich aplikace
3. Praktické vlastnosti základních bipolárních a unipolárních stavebních bloků (proudové zrcadlo, diferenční pár, operační zesilovač)
4. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s bipolárním a unipolárním tranzistorem (parametry a výpočet pracovního bodu)
5. Bipolární a unipolárních tranzistorové spínače
6. Zásady pro praktickou práci s operačními zesilovači (parazitní jevy a ochranná opatření)
7. Analogové komparátory (vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)
8. Operační zesilovače ve vybraných aplikačních situacích
9. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, další aktivní prvky)
10. Návrh laditelných jedno a vícefázových oscilátorů
11. Návrh laditelných generátorů neharmonických kmitů
12. Další principy generování signálů (šum, zázněj, nekoherentní a koherentní syntéza - fázový závěs)
13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací
Osnova numerických cvičení
1. Průchod signálu lineární soustavou (odvození vývoje napětí v čase při buzení skokovými změnami napětí) a návrh diodových tvarovačů a omezovačů
2. Výpočty v základních stavebních blocích (zrcadlo, diferenční pár, OZ) a návrh jednoduchých zesilovačů s bipolárním a unipolárním tranzistorem
3. Výpočtový návrh bipolárních a unipolárních tranzistorových spínačů a komparátorů (topologie, prahy)
4. Návrh klopných obvodů a aplikace časovače NE555
5. Přístupy k návrhu harmonických oscilátorů a tvarových generátorů
6. Návrh obvodu fázového závěsu
Osnova laboratorních cvičení
1. Omezovače a tvarovače signálů
2. Zesilovače s unipolárními tranzistory
3. Měření parametrů tranzistorových spínačů
4. Analogové komparátory a jejich aplikace
5. Diskrétní tranzistorové klopné obvody a časovač NE555
6. Harmonické oscilátory
7. Diskrétní a integrované generátory tvarových průběhů
8. Principy generování vysokofrekvenčních signálů
Osnova počítačových cvičení
1. Průchod signálu lineární a nelineární soustavou
2. Omezovače a tvarovače signálů
3. Zesilovače s unipolárními tranzistory
4. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače
5. Analogové komparátory
6. Diskrétní a integrované klopné obvody
7. Principy generování signálů I (zdroje harmonických a tvarových kmitů)
8. Principy generování signálů II (RF, šum, syntezátory)
Průběžná kontrola studia
Počítačová cvičení (16 bodů), laboratorní cvičení (16 bodů), průběžný semestrální test (8 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů). Zkouška z předmětu bude probíhat distančně.
Metody vyučování
Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači i laboratoře. V předmětu je využíván e-learning.
Kontrolovaná výuka
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech