430-4001/01 – Teorie elektronických obvodů (TELO)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student pozná základní principy moderních zesilovacích struktur včetně jejich admitančích modelů. To mu umožní jednotný přístup k analýze a syntéze všech lineárních elektronických obvodů pomocí zobecněné metody uzlových napětí - včetně využití výpočetní techniky - jednotným a didaktickým způsobem. Dále pochopí souvislost mezi teorií zpětné vazby a admitančními modely, základy nelineárních elektronických obvodů, vzorkování, generování kmitů a způsoby převodu signálu. V neposlední řadě se seznámí i s degradačními mechanismy prvků elektronických obvodů. Tyto znalosti mu umožní konstruovat elektronické struktury s reálnými prvky.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Admitanční modely moderních zesilovacích struktur; zpětná vazba; zobecněná metoda uzlových napětí; analýza lineárních elektronických obvodů ve frekvenční a časové oblasti ( zesilovače, filtry - analyticky i pomocí výpočetní techniky); generátory harmonických i neharmonických kmitů;logaritmický zesilovač; analogová násobička; modulace a demodulace; vzorkování signálu; principy přečvodu signálu; degradace valstností prvků elektronických obvodů.
Povinná literatura:
Punčochář, J.: Lineární obvody s elektronickými prvky. Skriptum, VŠB-TU Ostrava 2002
Mohylová, J.: Lineární obvody s elektronickými prvky -Sbírka příkladů, VŠB-TU Ostrava 2002
Vobecký, J. - Záhlava, V.: Elektronika (součástky a obvody, principy a příklady). Grada, Praha 2001
Punčochář,J.: Operační zesilovače v elektronice. BEN, Praha 2002 (5. vydání)
Žalud, V.: Moderní radioelektronika. BEN, Praha 2000
Doporučená literatura:
Punčochář,J.: Operační zesilovače - historie a současnost. BEN, Praha 2002
Dostál, J.: Operační zesilovače. BEN, Praha 2005
Horowitz,P.- Hill,W.: The art of electronics, Cambridge University Press Biolek, D.: Řešíme elektronické obvody. BEN, Praha 2004
Hájek, K. - Sedláček, J.: Kmitočtové filtry. BEN, Praha 2002
Humlhans, J.: Nábojové pumpy. BEN, Praha 2002
Aksenov, A. I.-Gluškova, D. N.-Ivanov, V. I.: Chlazení polovodičových součástek. SNTL, Praha 1975
Punčochář, J.:Odezva operačního zesilovače na napěťový skok. http://www.elektrorevue.cz
Punčochář, J.:Astabilní obvod s reálnými operačními zesilovači. http://www.elektrorevue.cz
Punčochář, J.:Dolní propusti Sallen - Key s reálnými operačními zesilovačii. http://www.elektrorevue.cz
Mohylová, J.: Vliv vektorové chyby invertoru na přenos souhlasné složky signálu diferenčního zesilovače. http://www.elektrorevue.cz
Kolář, J.:Analýza vlivu kmitočtových vlastností OZ na vybrané pásmové zádrže druhého řádu. http://www.elektrorevue.cz
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
• Protokoly z měření vybraných úloh zpracované na základě naměřených hodnot z těchto měření a jejich následného zpracování, zkompletování a vyhodnocení.
• Průběžné ověřování znalostí studentů na početních cvičeních formou diskuse a dotazů s cílem aktivního zapojení studentů do výuky. Identifikovat, dedukovat a hledat řešení problémů a jejich interpretace studenty.
• Kontrolní testy a úlohy na řešení početních příkladů, popřípadě vybraných teoretických okruhů
• Semestrální práce a projekty na zadané téma na základě výběru, přezkoumání, seřazení a konečné kompilace faktů a jejich zapracování do konečné formy zadané práce.
E-learning
Studijní opory jsou dostupné v LMS studentům předmětu.
Další požadavky na studenta
Nejsou žádné další požadavky
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Historické kořeny elektroniky; základní teoretické modely (imitanční funkce, Théveninů a Nortonúv teorém, ekvivalentní vstupní impedance); nastavení pracovního bodu jako obecný problém; linearizace.
Pracovní body základních aktivních trojpólů (BJT, FET, trioda); jejich admitanční modely.
Moderní zesilovací struktury (operační zesilovače VFA, CFA, OTA, Nortonův, konvejory) a jejich admitanční modely.
Základy teorie zpětné vazby, Nyquistovo kritérium stability a jeho aplikace v operačních sítích.
Zobecněná metoda uzlových napětí (ZMUN), admitanční model lineárního elektronického obvodu (souvislost s teorí zpětné vazby, stabilita - určení z admitančního modelu.)
Analýza zesilovacích struktur (ideálně frekvenčně nezávislých) a oscilátorů pomocí ZMUN.
Analýzy frekvenčně závislých operačních sítí (filtry) 2. řádu; principy aproximace přenosových funkcí vyššího řádu - příklad realizace kaskádním řazením.
Usměrňovače, zdroje napětí a proudu, logaritmický zesilovač, analogová násobička.
Modulace, demodulace; vzorkování signálu.
Principy A/D a D/A převodníku; využití D/A převodníku a analogové násobičky pro řízení frekvence filtru.
Kompresní zesilovače, stabilizace amplitudy kmitů oscilátoru.
Zesilovací a filtrační struktury v časové oblasti, přechodné děje, vliv konečné rychlosti přeběhu a doby zotavení OZ.
Relaxační struktury (generování neharmonických signálů - obdélníkový, trojúhelníkový, pilový průběh) - princip převodu na harmonický průběh.
Degradace vlastností elektronických prvků obvodu s teplotou, výkonová ztráta (mechanismy vzniku) a omezení jejího vlivu (odvod tepla -chlazení); konstrukční a teoretické souvislosti číslicové techniky s technikou analogovou
Cvičení:
Určování pracovních bodů základních aktivních trojpólů (BJT, FET, TRIODA). Zadání semestrální práce.
Analýza vlastností vsupního diferenčního dílu, "středního dílu" a výstupního dílu (sledovače, rail to rail) OZ.
Admitanční modely invertujících a neinvertujících struktur (ideálně frekvenčně nezávislých).
Admitanční modely aktivních filtrů RC (ideálně 2. řádu).
Admitanční modely oscilátorů RC.
Zesilovače v časové oblasti, astabilní obvod s OZ.
Referáty k semestrální práci.
Laboratoře:
Verifikace nastavení pracovních bodů základních aktivních trojpólů.
Měření zesilovačů ve frekvenční oblasti.
Měření aktivních filtrů 2. řádu ve frekvenční oblasti.
Měření zesilovačů v časové oblasti.
Měření aktivních filtrů 2. řádu v časové oblasti.
Měření vlastností astabilního obvodu s OZ; vliv konečné rychlosti přeběhu; oteplování OZ jako funkce pracovního kmitočtu.
Rezerva
Projekty:
V rámci seminární práce analyzuje student lineární elektronický obvod s jedním zesilovacím prvkem reálných vlastností. Typické vlastnosti vyhledá v katalogu a zkoumá vliv jejich změn na chování obvodu (toleranční analýza).
Počítačové laboratoře:
Úvod do programu MATLAB, souvislost s admitančními modely elektronických obvodů.
Řešení zesilovačů (ideálně frekvenčně nezávislých) ve frekvenční oblasti - vliv reálných vlastností OZ.
Řešení frekvenčně závislých struktur - vliv reálných vlastností OZ (degradace dominantních pólů přenosu, dopředný přenos) - ve frekvenční oblasti.
Řešení zesilovačů (ideálně frekvenčně nezávislých) v časové oblasti - vliv reálných vlastností OZ.
Řešení frekvenčně závislých struktur - vliv reálných vlastností OZ (degradace dominantních pólů přenosu, dopředný přenos) - v časové oblasti.
Zpracování seminární práce.
Zpracování seminární práce.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky