Analogová elektronika 2

• 26 hod. přednášky
• 6 hod. cvičení
• 13 hod. laboratoře
• 13 hod. pc laboratoře

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.

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.

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 „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

• PUNČOCHÁŘ, J. Operační zesilovače v elektronice. Praha: BEN – technická literatura, 2002.
• TSIRIMOKOU, Georgia, Ahmed ELWAKIL a Costas PSYCHALINOS. Design of CMOS Analog Integrated Fractional-Order Circuits: Applications in Medicine and Biology. Imprint: Springer, 2017. SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering. ISBN 9783319556321.

• 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.

1. Unipolární tranzistory (ochuzovací a obohacovací režim, indukovaný kanál, popis základních modelů, definice parametrů pro návrh aplikací)

2. Návrh jednoduchých zesilovacích stupňů s unipolárním tranzistorem (parametry a výpočet pracovního bodu, převodní charakteristika, kmitočtová charakteristika)

3. Návrh laditelných jedno a vícefázových oscilátorů (charakteristická rovnice, fázové posuvy, návrh stabilizace amplitudy, řízení kmitočtu, rozšíření přeladitelnosti)

4. Diodové funkční měniče, tvarovače, omezovače a jejich aplikace

5. Přechodné děje, impulzové signály, přenosové články (parametry pravoúhlého signálu, průchod signálu lineární a nelineární soustavou, kmitočtově závislé dvojbrany, časové konstanty)
6. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače (návrh jedno a více-stupňových spínačů, výkonové ztráty, charakter zátěže a protizákmitová opatření)
7. Analogové komparátory (nesymetrické, symetrické, okénkové, vhodné aktivní prvky, typické topologie a návrh)

8. Diskrétní a integrované klopné obvody (bistabilní, monostabilní a astabilní klopný obvod s tranzistory, NE555, další aktivní prvky)

9. Návrh laditelných generátorů neharmonických kmitů (relaxační generátor, ztrátový a bezeztrátový integrátor v topologii, pulsní šířková modulace, zapojení)

10. Vybrané aplikace operačních zesilovačů (omezovače, převodníky, zdroje proudu, detektory úrovně)

11. Konstrukční zásady a ochranná opatření pro praktickou práci s operačními zesilovači (korekce kmitočtové charakteristiky, kapacitní zátěž, nesymetrie, napájecí rozvody, rychlost přeběhu, šumy, statická elektřina)

12. Praktické vlastnosti základních bipolárních a unipolárních stavebních bloků (diferenční pár, nelineární analýza, linearizace, jednoduchý OTA, jednoduchý operační zesilovač)
13. Moderní aktivní součástky pro návrh analogových obvodů a příklady aplikací

1. Návrhové příklady zesilovačů s unipolárním tranzistorem

2. Odvození charakteristické rovnice a návrh přeladitelného oscilátoru se stabilizací amplitudy

3. Návrh diodového převodníku trojúhelníkového napětí na harmonické

4. Odvození odezev základních lineárních dvojbranů na napěťový skok

5. Návrh vice-stupňového bipolárního spínače

6. Příklady návrhu vybraných komparátorů, klopných obvodů a časovačů a generátorů neharmonických průběhů

1. Zesilovače s unipolárními tranzistory

2. Napětím laditelný kvadraturní oscilátor

3. Diodové omezovače a tvarovače

4. Tranzistorové spínače

5. Komparátory

6. Diskrétní klopné obvody

7. Generátory průběhů

8. Aplikace integrovaného časovače NE555

1. Zesilovače s unipolárními tranzistory

2. Harmonický oscilátor s pásmovou propustí RC

3. Omezovače a tvarovače signálu

4. Přenos impulzového signálu lineární a nelineární soustavou

5. Bipolární a unipolární tranzistorové spínače

6. Analogové komparátory

7. Diskrétní a integrované klopné obvody

8. Generátory tvarových prùbìhù

Počítačová cvičení (16 bodů), laboratorní cvičení (16 bodů), průběžný semestrální test (8 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů = 50 bodů písemná + 10 bodů nepovinná ústní). 

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.