Detail předmětu

Modelování a simulace v mikroelektronice

FEKT-BPC-MSIAk. rok: 2026/2027

Předmět je zaměřen na problematiku počítačového modelování a analýzy elektronických obvodů a mikroelektronických struktur. V rámci předmětu je student seznámen s obecnými principy, možnostmi a omezeními různých typů analýz. Podrobně se seznámí s používanými modely jednotlivých součástek. V rámci cvičení studenti získají praktické zkušenosti s návrhovým programem pro integrované obvody od společnosti Cadence.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- vysvětlit co je to lineární a nelineární elektrický obvod
- vysvětlit pojmy počáteční podmínky, přechodný děj, ustálený stav
- vysvětlit, jak se měří stejnosměrné charakteristiky nelineárních prvků
- vysvětlit, jak se měří kmitočtové charakteristiky obvodů
- popsat základní vlastnosti bipolárních a unipolárních tranzistorů
- popsat základní lineární a nelineární charakteristiky operačních zesilovačů
- nakreslit schémata základních zesilovačích struktur s operačními zesilovači a vysvětlit jejich funkci 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Bodové hodnocení je rozděleno následujícím způsobem:

až 40 bodů za půlsemestrální teoretický a praktický test
až 60 bodů za zkoušku (teoretická a praktická část)

Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

 

Učební cíle

Cílem předmětu je navázat na základní znalosti z oblasti návrhu analogových obvodů, polovodičových prvků a mikroelektronických struktur a poskytnout studentům základní orientaci v problematice počítačové analýzy a modelování elektronických a mikroelektronických prvků a obvodů.

Absolvent předmětu je schopen:
- obsluhovat nástroj pro počítačovou analýzu a simulaci elektronických obvodů,
- zvolit vhodný typ počítačové simulace a nastavit její parametry v závislosti na požadovaném výstupu,
- provádět počítačovou simulaci elektronických obvodů,
- analyzovat a odstranit případné chyby bránící korektní počítačové simulaci,
- získávat, analyzovat a verifikovat výsledky simulací,
- vytvářet modely elektronických analogových prvků.

 

Základní literatura

KLEDROWETZ, Vilém. Modelování a počítačová simulace. Brno, 2024. Učební text. UMEL, FEKT, VUT Brno. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D.

Osnova

Úvod do problematiky počítačového modelování, simulací elektronických obvodů a mikroelektronických struktur.
Simulátor Spectre - základní typy analýz a základní pravidla pro tvorbu netlistu.
Simulátor Spectre - pokročilé metody tvorbu netlistu.
Modelování polovodičových součástek (dioda, MOSFET - modely BSIM).
Prostředí Virtuoso Design Environment.
Velkosignálové analýzy - analýza DC (algoritmus výpočtu, konvergenční kritéria, nastavení v ADE Explorer).
Velkosignálové analýzy - časová analýza (integrační metody, řízení časového kroku, nastavení v ADE Explorer)
Malosignálové analýzy - Analýza AC, XF, PZ, STB, šumová analýza a jejich nastavení v ADE Explorer.
Statistické analýzy - Monte Carlo, dcmatch, acmatch, Corner analýza. 

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D.

Osnova

Struktura simulačního programu, práce se soubory v prostředí Alma Linux.
Spectre - základní typy analýz a základní pravidla pro tvorbu netlistu.
Spectre - pokročilé metody tvorbu netlistu.
Vytváření jednoduchých modelů polovodičových součástek.
Prostředí Virtuoso Design Environment.
Velkosignálové analýzy - analýza DC.
Velkosignálové analýzy - časová analýza.
Malosignálové analýzy - Analýza AC, XF, PZ, STB, šumová analýza.
Statistické analýzy - Monte Carlo, dcmatch, acmatch, Corner analýza.