Course detail
Theory of AD and DA Signal Conversion
FEKT-MPC-TVPAcad. year: 2025/2026
Structure of a chain of blocks for analogue signal processing a nd reconstruction of digitized signal, applied codes.
Programmable amplifiers, analogue multiplexers, input filters.
SH and TH circuits.
Reference circuits.
Parameters and types of DACs, chip structures, application notes.
Parameters and types of ADCs, chip structures, application notes.
Vf and fV converters, Df converters, digital measurement of time intervals, phase, frequency.
Design using ADCs and DACs.
Language of instruction
Czech
Number of ECTS credits
6
Mode of study
Not applicable.
Guarantor
Department
Entry knowledge
The subject knowledge on the Bachelor´s degree level is requested mainly design of analog and digital circuits and knowledge of analysis and signal processing.
Rules for evaluation and completion of the course
- a maximum of 40 points for protocols of laboratory exercises,
- a maximum of 60 points for the final exam, which consists of a written part (45 points) and oral exam (15 points).
Laboratory exercises are mandatory. Properly excused absence from seminars can be replaced by appointment with the teacher.
- a maximum of 60 points for the final exam, which consists of a written part (45 points) and oral exam (15 points).
Laboratory exercises are mandatory. Properly excused absence from seminars can be replaced by appointment with the teacher.
Aims
The target of subject is to introduce fundamental principles of A/D and D/A converters, parameters of integrated converters and their applications.
The student is able to:
- define the basic blocks signal processing chain of ADC and DAC,
- define and explain the basic parameters of AD and DA converters,
- describe the static transfer characteristic of AD and DA converters and mark some static parameters in it,
- describe the basic blocks of AD and DA converters (S/H, T/H stages, filters, reference, etc.), as well as design of those stages,
- describe and explain the function of the various structures of AD and DA converters, as well as on the basis of given parameters to select and design the most appropriate structure for the application.
The student is able to:
- define the basic blocks signal processing chain of ADC and DAC,
- define and explain the basic parameters of AD and DA converters,
- describe the static transfer characteristic of AD and DA converters and mark some static parameters in it,
- describe the basic blocks of AD and DA converters (S/H, T/H stages, filters, reference, etc.), as well as design of those stages,
- describe and explain the function of the various structures of AD and DA converters, as well as on the basis of given parameters to select and design the most appropriate structure for the application.
Study aids
Not applicable.
Prerequisites and corequisites
Not applicable.
Basic literature
Baker, J.R.: CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation (IEEE Press Series on Microelectronic Systems) 4th Edition , IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 978-1119481515, 2019 (EN)
Harpe, P., Baschirotto, A., Makinwa, K., A., A.,High-Performance AD and DA Converters, IC Design in Scaled Technologies, and Time-Domain Signal Processing: Advances in Analog Circuit Design, Springer, 2014, ISBN: 978-3319079370 (EN)
Háze, J. a kol..: Teorie vzájemného převodu analogových a číslicových signálů. Učební text, Brno 2010. (CS)
Van de Plassche, R.CMOS Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers, 2003, ISBN:1-4020-7500-6 (EN)
Harpe, P., Baschirotto, A., Makinwa, K., A., A.,High-Performance AD and DA Converters, IC Design in Scaled Technologies, and Time-Domain Signal Processing: Advances in Analog Circuit Design, Springer, 2014, ISBN: 978-3319079370 (EN)
Háze, J. a kol..: Teorie vzájemného převodu analogových a číslicových signálů. Učební text, Brno 2010. (CS)
Van de Plassche, R.CMOS Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers, 2003, ISBN:1-4020-7500-6 (EN)
Recommended reading
Not applicable.
Classification of course in study plans
Type of course unit
Lecture
26 hod., optionally
Teacher / Lecturer
Syllabus
Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat.
Obvody pro předzpracování signálu - důvody použití, využití multiplexeru a demultiplexeru, invertované a neinvertované sítě, diferenční sítě - příklady zapojení funkce.
Filtrační obvody - funkce, příklady realizací, důvody použití v převodnících, aproximační charakteristiky, přesné filtry.
Vzorkovací obvody - S/H a T/H obvody - rozdíly, funkce, základní parametry, příklady realizací.
Referenční zdroje napětí a proudu - jednoduché reference, reference řízené prahovým napětím tranzistoru, bandgap reference, výhody, nevýhody, teplotní závislost, stabilita.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití. Testování převodníků.
Obvody pro předzpracování signálu - důvody použití, využití multiplexeru a demultiplexeru, invertované a neinvertované sítě, diferenční sítě - příklady zapojení funkce.
Filtrační obvody - funkce, příklady realizací, důvody použití v převodnících, aproximační charakteristiky, přesné filtry.
Vzorkovací obvody - S/H a T/H obvody - rozdíly, funkce, základní parametry, příklady realizací.
Referenční zdroje napětí a proudu - jednoduché reference, reference řízené prahovým napětím tranzistoru, bandgap reference, výhody, nevýhody, teplotní závislost, stabilita.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití. Testování převodníků.
Laboratory exercise
39 hod., compulsory
Teacher / Lecturer
Syllabus
Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití.