449-0389/01 – Teorie elektronických obvodů (TELO)
| Garantující katedra | Kat.teoretické elektrotechniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Dr. Ing. Josef Punčochář | Garant verze předmětu | doc. Dr. Ing. Josef Punčochář |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2006/2007 | Rok zrušení | 2007/2008 |
| 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
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.-Winfield,H.: The art of electronics (second edition). 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
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
testy
protokoly z laboratorních cvičení
protokoly z počítačových cvičení
Podmínky udělení zápočtu:
Student absolvuje 3 testy. Za každý test může získat až 3 body. Maximálně tedy 3 * 3 = 9 bodů.
Student měří 6 úkolů - za každý písemně vyhodnocený úkol může získat až 2 body. Maximálně tedy 2 * 6 = 12 bodů (může zpracovat více úkolů společně).
Student vypracuje protokol ze 3 počítačových cvičení. Za každý protokol může získat až 3 body. Maximálně tedy 3 * 3 = 9 bodů.
Student může získat až 14 bodů za semestrální projekt.
Pro udělení zápočtu se vyžaduje minimálně 26 bodů.
Student může získat až 56 bodů u závěrečné zkoušky(řešení obvodu - až 32 bodů, ústní část - až 24 bodů).
Pro absolvování kursu musí student získat minimálně 51 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
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
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.