Detail předmětu

Theory of AD and DA Signal Conversion

FEKT-MPA-TVPAk. rok: 2025/2026

Struktura řetězce pro digitální zpracování analogových signálů a rekonstrukci digitalizovaného signálu, používané kódy. Zesilovače s programovatelným zesílením, analogové multiplexery, vstupní a výstupní filtry. Vzorkovače s analogovou pamětí. D/A převodníky, ss a dynamické parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. A/D převodníky, parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. Autokalibrace a automatické nulování v převodnících. Testování a testovatelnost D/A a A/D převodníků. Převodníky U/f, převodníky f/U.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia zejména z oblasti návrhu analogových a digitálních obvodů a dále pak znalosti z oblasti analýzy a zpracování signálů. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

- maximálně 40 bodů za protokoly z laboratorních cvičení,
- maximálně 60 bodů za semestrální zkoušku, které je rozdělena na písemnou (45 bodů) a ústní část (15 bodů).
Laboratorní cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

Učební cíle

Seznámit se základními principy analogově digitálních a digitálně analogových převodníků, s parametry integrovaných převodníků AD a DA a s možnostmi jejich aplikací.
Absolvent předmětu je schopen:
- definovat jednotlivé bloky řetězce převodu AD a DA signálu,
- definovat a vysvětlit základní parametry převodníků AD a DA,
- popsat statickou převodní charakteristiku převodníků AD a DA a vyznačit na ni některé ze statických parametrů převodníků,
- popsat funkci základních bloků převodníků AD a DA (vzorkovače, filtry, reference a další), stejně jako tyto části navrhnout,
- popsat a vysvětlit funkci jednotlivých struktur převodníků AD a DA, stejně jako na základě zadaných parametrů vybrat a navrhnout nejvhodnější strukturu pro danou aplikaci.

Základní literatura

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)
Holberg, D., R., Allen, P., E.: CMOS Analog Circuit Design, 3rd edition, 2013, ISBN: 978-0198097389 (EN)

Doporučená literatura

Gerfers, F., Ortmanns, M.: Continuous-Time Sigma-Delta A/D Conversion: Fundamentals, Performance Limits and Robust Implementations, Springer, 2006, ISBN: 978-3540284062 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-MEL magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu
  • Program MPAD-MEL magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný, základní teoretický předmět profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

1. AD a DA převodníky – základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat.

2. Obvody pro předzpracování signálu – důvody použití, použití multiplexeru a demultiplexeru, invertující a neinvertující zapojení, diferenční zapojení – příklady funkčních zapojení.

3. Filtrační obvody – funkce, příklady realizace, důvody použití v převodnících, aproximační charakteristiky, přesné filtry.

4. Vzorkovací obvody – obvody S/H a T/H – rozdíly, funkce, základní parametry, příklady realizace.

5. Zdroje referenčního napětí a proudu – jednoduché reference, reference řízené prahovým napětím tranzistoru, bandgap reference, výhody, nevýhody, teplotní závislost, stabilita.

6. Paralelní DA převodníky – základní zapojení a funkce, použití sítě R-2R a jejích modifikací, váhové sítě, typičtí představitelé.

7. Sériové DA převodníky – základní zapojení a funkce, využití kondenzátorů v síti, příklady použití.

8. AD převodníky s vysokou vzorkovací frekvencí – komparační a řetězcové – základní zapojení a funkce, příklady použití.

9. AD převodníky typu SAR a integrační převodníky – základní zapojení a funkce, příklady použití.

10. Sigma-delta převodníky – základní zapojení a funkce, příklady použití.

11. Testování převodníků – statické a dynamické testy. 

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.