454-0512/01 – Konstrukce elektronických zařízení (KEZ)
Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 4 |
Garant předmětu | Ing. Michal Jahelka, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Michal Jahelka, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2009/2010 |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Rozumět principům konstrukce částí elektronických zařízení.
Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti konstrukce elektronických zařízení.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Kvalita součástí. Rychlost (mezní kmitočet), přesnost, spolehlivost, řady hodnot. Konstrukční kritéria. Vliv napájení, hospodárnost, technika realizace, sériovost, plošné spoje, rušení, ochrany, chlazení, el. bezpečnost. Chlazení. Termoelektřina. Termočlánek, Peltier, termostat. Elektronické teploměry. Diodový teploměr, termistor, pyrometr.Elektrodynamika. Transformace impedancí, reproduktor, rezonátory. Obrazovka. Termoemise, videozesilovače, vychylování, luminofory. Transformátory. Unikající proud, bezpečnostní třídy, vnitřní odpor. Napájecí zdroje. Zdvojovač, násobič, pulsní stabilizátor, elektromagnetická kompatibilita. Odstup rušení. Zemnění, útlumy, el. a mag. pole, vlhkost, fotocitlivost, mikrofoničnost.
Povinná literatura:
Musil V. : Konstrukce a technologie elektronických zařízení. VUT Brno, 1994.
Szendiuch I. : Mikroelektronické montážní technologie. VUTIUM, Brno, 1997.
Novotný J. : Povrchová montáž součástek. Tesla VÚST, 1988.
Škeřík : Plasty v elektrotechnice, SNTL.
Mohyla, M. : Nekonvenční strojírenské materiály, VŠB Ostrava.
Amerasekera E.A. - Campbell D.S. : Faillure Mechanisms in Semiconductor Devices. John Willey, 1987.
Ginsberg, G. : Printed Circuits Design. Mc Graw-Hill, 1980.
Fukátko, V. : Teplo a chlazení v elektronice, BEN, 1998.
Doporučená literatura:
Klepš Z. : Základní mechanické součásti přístrojů, ČVUT Praha, 1985.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Výpočty u tabule jsou bodovány
Samostatná aktivita je bodována
Protokoly
Podmínky udělení zápočtu:
Odevzdání protokolů z praktických cvičení a dosažení minimálního počtu bodů
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Technický systém. Blokové schéma, měrné body, vstupy, výstupy, mechanické uspořádání, chlazení, napájení, rušení.
Vektorový diagram, přenos napětí, fáze, odezva na skok.
Kategorizace výrobků. Výroba, rozvod a spotřeba el. Energie, součástky, spotřební, investiční a měřicí elektronika.
Rezonátory, RLC sériový, paralelní, jakost.
Kvalita součástí. Rychlost (mezní kmitočet), přesnost, spolehlivost, řady hodnot. Aproximace nelinearit, dioda, diferenciální odpor, teplotní závislost, kapacita, LED.
Výrobek z hlediska struktury provozu. Objem, hmotnost, vzhled, kompatibilita, opravitelnost, cena, příkon, obsluha, přesnost, výkon, spolehlivost.
Tranzistor, parametry, zesílení, zkreslení, šum, mezní kmitočet.
Konstrukční kritéria. Vliv napájení, hospodárnost, technika realizace, sériovost, plošné spoje, rušení, ochrany, chlazení, el. bezpečnost. Rozpiska, hodnota, typ, kritérium poruchy, rozptyl, teplotní závislost, povolené stárnutí, příkon, oteplení, intenzita poruch, cena.
Teplotní akcelerace poruchovosti. Poruchy, poruchovost, degradace, Arheniova rovnice, intenzita poruch, degradace přetížením. Návrh plošného spoje, figury, rastr, hustota, vývody.
Teplotní rozsahy. Vodiče, elektromechanické součásti, polovodiče, ferity, keramika, elektrolyty, rezistory.
Výběr obvodů podle napájení, obvody pro 1,5 V - 3V - 5V - 15V - 24V - 30V.
Chlazení zářením. Integrální termoradiace, povrch chladiče, nomogram, dominantní frekvence záření. Chlazení zářením, drátový rezistor, žárovka, výkonový koaxiální kabel.
Elektrotermická analogie. Řešení termických systémů převodem na elektrické schéma. Tepelná kapacita, tepelné čerpadlo.
Tepelná setrvačnost. Časová konstanta, těleso, vodič, distribuce parametrů. Tepelná pojistka, odezva na výkonový impuls, přetížitelnost.
Chlazení vedením. Analogické vztahy typu s/l, tepelná vodivost, tloušťka chladicího plechu, tepelná trubice.
Chlazení vedením, chlazení výkonového tranzistoru, minimalizace ztrát.
Chlazení prouděním. Zákon Kingův, nucené chlazení ventilátorem, přirozená ventilace (komínový efekt).
Současné chlazení prouděním, vedením a zářením.
Termoelektřina. Termočlánek, Peltier, termostat.
Účinnost, teoretická mez, šíření teploty.
Elektronické teploměry. Diodový stejnosměrný, diodový střídavý, termistor, pyrometr. Elektronické teploměry, snímač proudění, dvojice teplot.
Elektrodynamika. Transformace impedancí, reproduktor, rezonátory. Ozvučení, elektroakustika, akustický tlak, reprosoustava, výhybky.
Obrazovka. Termoemise, videozesilovače, vychylování, luminofory, implose.
Transformátory. Unikající proud, bezpečnostní třídy, vnitřní odpor, frekvenční charakteristika, přesycení, horní mezní kmitočet.
Napájecí zdroje. Zdvojovač, násobič, pulsní stabilizátor, elektromagnetická kompatibilita. Výpočet sekundárního napětí.
Technická estetika. Výtvarná geometrie, hudební akustika, optickoakustická analogie. Řady kmitočtů, kmitočtová ústředna elektronického nástroje.
Nelinearity. Termistor, pozistor, bleskojistka, relé, nelineární podajnost. Nelinearity, reference, linearizace.
Odstup rušení. Zemnění, šumy, el. a mag. pole, vlhkost, fotocitlivost, mikrofoničnost. Odstup rušení, uzemňování rozlehlých systémů, jednorázové děje.
Inovace. Míra, inovační cyklus, nový výrobek, metrologie, oživování a opravy.
Výkonnost, tepelná trubice, elektrické vedení, vlnovod, zvukovod
Cvičení:
Seznámení s obsahem předmětu, bezpečnost v laboratořích, výpočty na vodivost, keramický rezistor, oteplení
Dioda, dioda v mezních stavech, výpočty
Analogové a spínané zdroje, rušení zdrojem, návrh zdroje z hlediska minimalizace rušení, step-up, step-down, invertující měniče, měniče s transformátorem galvanicky oddělené, obvody MC34063 a MAX756
Radioelektronika - výpočty
Optočleny, druhy optočlenů, výpočty, lineární optočlen, frekvenční charakteristika
Zesilovač - výpočty
Jištění v elektronice, pojistky, polyswitche, výpočty elektronické pojistky, zdroje s elektronickou pojistkou, varistrory, transily, jiskřiště
Chlazení v elektronice, emisivita, černé těleso, tepelná trubice, peltierův článek
Galvanický článek, náboj, výkon, energie, kapacita, spotřeba, zinkový článek, vybíjecí křivka, teoretické napětí, vnitřní odpor, optimální proud
Superkapacitor, syntetická indukčnost, řízená vodivost
elektroakustika - Mikrofon, reproduktor, rezonanční kmitočet, piezoměnič, možnosti potlačení zpětné vazby
Laboratoře:
Měření spínaného zdroje s obvodem MC34063A, výstupní charakteristiky, průběhy
Měření optočlenů, převodní charakteristika, frekvenční charakteristika
Měření jistících prvků - pojistky (přerušení trvalým proudem a rychlost přerušení impulsem), polyswitch, elektronická pojistka, varistor a transily
Měření na chladičích, peltierův článek
Transformátory, rozptyl emg pole. EI, VF, VN, toroidní a hrníčkový transformátor, akumulovaná energie
Elektroakustika, vlastní rezonanční kmitočet zařízení, zpětná vazba, zkreslení, charakteristika mikrofonu a reproduktoru
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky