450-2076/01 – Technika elektronických přístrojů (TEP)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity5
Garant předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Vladimír Kašík, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KAH0017 Ing. Radana Kahánková, Ph.D.
KAS73 Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
KIJ018 Ing. Jan Kijonka, Ph.D.
PRO0240 Bc. Michal Procházka
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 0+21

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Seznámit studenty s vnitřní stavbou elektronických přístrojů, zejména s funkcí a vlastnostmi použitých analogových obvodů. Studenti budou schopni rozeznat běžné typy elektronických součástek, vysvětlit jejich funkci a vlastnosti. Studenti se naučí navrhovat vybrané obvody s OZ pro vyhodnocení a úpravu analogového signálu. Dále studenti v kurzu získají základní znalostí logických systémů, jejich návrhu, testování a praktického použití zejména se zaměřením na programovatelné logické obvody. Získají základní znalosti metod pro popis, analýzu a návrh kombinačních a sekvenčních logických obvodů. Důraz je kladen na schopnost samostatné tvorby logického obvodu na základě slovního zadání jeho funkce. Dále se studenti seznámí s principy a použitím A/Č a Č/A převodníků a pamětí, které budou schopni zahrnout do logického systému. Absolvováním kurzu budou studenti schopni interpretovat a aplikovat základní principy číslicové techniky používané v architekturách programovatelných logických obvodů a současně v mikroprocesorové technice.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Kurz seznamuje studenty s nejdůležitějšími funkčními bloky elektronických přístrojů. Jedná se o součásti zajišťující elektrické napájení a dále zejména analogové obvody pro generování, úpravu a vyhodnocení signálu. Dále kurz seznamuje studenty se základy číslicové techniky formou návrhu kombinačních a sekvenčních logických funkcí. Jsou vysvětleny rozdíly v návrhu logiky s konvenčními integrovanými obvody a programovatelnými obvody CPLD/FPGA. V jednotlivých cvičeních si studenti ověří funkci jednoduchých i složených logických obvodů v simulátoru a také v emulátoru s obvodem FPGA. Rozebrána jsou témata spojení logických obvodů s reálným okolím, polovodičových pamětí a digitální komunikace. Kurz připravuje studenty pro práci s číslicovou technikou a připravuje je pro další předměty s programovatelnými obvody, vestavnými systémy a mikroprocesorovou technikou.

Povinná literatura:

KAŠÍK, Vladimír. Technika elektronických přístrojů. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2013. ISBN 978-80-248-3102-2. VEJROSTA, Vladimír. Konstrukce zdravotnických elektrických přístrojů. Aplikace požadavků mezinárodních a evropských norem. ČSZT, Praha, 2001. ISBN 80-02-01460-X. CHMELAŘ, Milan. Medical electronic equipment. Brno: CERM, 1998. ISBN 80-7204-090-1. BRONZINO, Joseph D. The biomedical engineering handbook. 3rd ed. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis, 2006. ISBN 0849321239.

Doporučená literatura:

VOBECKÝ, Jan. a Vít ZÁHLAVA. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady. 3., rozš. vyd. Praha: Grada Publishing, 2005. ISBN 978-80-247-1241-3. MUSIL, Vladislav. Konstrukce a technologie elektronických zařízení. Brno: PC-DIR, 1994. ISBN 80-214-0590-2. LAIPERT, Miloš a Miroslav VLČEK. Lineární obvody. Dot. 1. vyd. Praha: České vysoké učení technické, 1997. ISBN 80-01-01237-9. DOLEČEK, Jaroslav. Moderní učebnice elektroniky. Praha: BEN - technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-161- NORTHROP, Robert B. Analysis and Application of Analog Electronic Circuits to Biomedical Instrumentation. CRC Press, 2003, 576 pg. ISBN 9780203492734.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: 6 krátkých testů průběžné kontroly. Podmínky udělení zápočtu: Student je klasifikován na základě 10 testů za 1-5 bodů. Zápočet od 14. týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů z testů, max. lze získat 30 bodů. Zkouška - Písemná část - závěrečný test - 30 - 60 bodů. Ústní část 5 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Podmínkou udělení zápočtu je také 80% účast ve výuce.

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
430-2201 EL Elektronika Povinná

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Aplikace požadavků mezinárodních a evropských norem pro konstrukce elektronických přístrojů v biomedicíně. Norma IEC 60601-1. Přístroje kategorií AP a APG. 2. Konstrukce síťových transformátorů pro bioelektroniku. Požadavky na el. pevnost, požadavky na kapacitu mezi vinutími. 3. Nízkopříkonové stabilizátory pro bioelektroniku. Přístrojový zesilovač. Účinnost násobiče napětí. 4. Snímací převodník R/I pro měření dechové křivky. Přenos biosignálu dlouhým vedením. 5. Použití logických obvodů v bioelektronice. Požadavky na minimální příkon a EMC. 6. Zesilovače pro elektrokardiografii a elektroencefalografii. Problematika vstupní impedance. Použití ultra-nízkopříkonových zesilovačů. 7. Ochrana bioelektroniky proti účinku defibrilačního výboje. Bleskojistka, varistor, dvojdioda. 8. Ochrana bioelektroniky proti elektrokoagulaci. Sériové indukčnosti a dvojdioda. 9. Potlačení soufázového rušení v biozesilovači. Supersymetrie od soufázové impedance. 10. Potlačení diferenčního rušení 50/60Hz v biozesilovači. Pásmová zádrž - filtr notch. Vzorkování aktuálním kmitočtem energetické sítě. 11. Elektrochemické články pro bioelektroniku. Ochrana proti zkratu, kontrola oteplení. Parazitní elektrochemický článek ze snímacích bioelektrod. 12. Měření bioadmitance. Dlouhodobě bezpečné napětí. Logaritmický nanosiemensmetr – kožní vodivost. 13. Galvanické oddělení biosignálu. Používané modulace. Oddělovací transformátor, optron. Galvanicky izolované zesilovače. Zdroje a detektory záření. 14. Elektronické řízení zisku biozesilovače. D/A převodník jako elektronický potenciometr. Optron s fotorezistorem. Laboratoře: 1. Školení bezpečnosti v laboratoři. Rekapitulace témat analogové elektroniky z předešlého ročníku: Návrh a výpočet obvodu pro stabilizaci ss napětí. 2. Měření na izolačním transformátoru .Měření kapacity mezi vinutími, měření unikajícího proudu. 3. Krátký test průběžné kontroly. Návrh stabilizátoru pro bioelektroniku, ověření funkce na nepájivém poli. 4. Krátký test průběžné kontroly. Zapojení převodníku R/U a U/I s operačním zesilovačem. Ověření na nepájivém poli. 5. Měření převodní charakteristiky logického členu. Ověření vlivu impedance zátěže na tvar logického signálu. 6. Krátký test průběžné kontroly. Ověření funkce log. obvodů na emulátoru s FPGA. 7. Ověření funkce varistoru na impulsním signálu simulujícím zmenšený defibrilační impuls. 8. Ověření funkce ochranného obvodu s indukčností a dvojdiodou na impulsním signálu simulujícím zmenšený koagulační signál. 9. Krátký test průběžné kontroly. Zapojení pro potlačení souhlasného signálu. Ověření na nepájivém poli. 10. Krátký test průběžné kontroly. Návrh a zapojení frekvenčního filtru typu pásmová zádrž. Ověření na nepájivém poli. 11. Měření zatěžovací charakteristiky elektrochemického článku. Výpočet vnitřního odporu zdroje. 12. Krátký test průběžné kontroly. Měření přenosové charakteristiky optočlenu. Příklad použití fotodiody. 13. Galvanické oddělení biosignálu optickou cestou s FM modulací. 14. Test průběžné kontroly. Demonstrace digitálního potenciometru. Konzultace. Udělení zápočtu.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  10
        Zkouška Zkouška 70 (70) 35
                Písemná zkouška Písemná zkouška 60  30
                Ústní zkouška Ústní zkouška 10  5
Rozsah povinné účasti: Podmínkou udělení zápočtu je také 80% účast ve výuce.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie EaI P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie EaI K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie EaI K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060018) Biomedicínské asistivní technologie EaI P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060016) Biomedicínská technika TvZ K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku