Detail předmětu

Design of Electronic Instruments

FEKT-MPA-NENAk. rok: 2027/2028

Plánování kvality - Design for X, DFM, DFA, DFSS, APQF.
Řešení spolehlivostu v rámci návrhu. Produktová platforma a modularita.
FMEA - analýza technických selhání.
Zásady návrhu vstupně výstupních zařízení - displeje, ovládací prvky.
Zásady návrhu zařízení v nízkoodběrovém módu (Low Power Mode) - rešerše autonomních zdrojů, výpočet životnosti, HW a SW zásady návrhu.
Zásady návrhu desek plošných spojů - nekompatibilita mezi schématem a výslednou DPS, parazitní jevy, jejich vlivy a jejich eliminace, umístění prvků.
Úvod do elektromagnetické kompatibility - terminologie, vazební mechanismy rušení, normalizace, elektromagnetické emise.  

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmětu, by měl být schopen:
- analyzovat elektronické obvody s pasivními součástkami, tranzistory a operačními zesilovači,
- vytvářet programové vybavení v programovacím jazyce C.
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

Hodnocení kurzu:
Cvičení - 40 bodů.
Závěrečná zkouška - 60 bodů.
Minimum pro udělení zápočtu - 20 bodů.
Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.
Způsob výuky stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit posluchače s problematikou návrhu elektronických přístrojů v komplexním pojetí tak, aby studenti vhodně kombinovali problematiku teorie metodiky návrhu přístroje s praktickým dotažením do finální verze zahrnující i certifikaci výrobku z pohledu kvality a technologie výroby.
Předmět je rozdělen na dvě části, kde první část je věnována: oblasti metodiky návrhu; řízení projektu návrhu a vývoje; přístupu Design for X (DFX);  metodám a nástrojům plánování kvality a technické přípravy výroby. Druhá část předmětu se zabývá vybranými partiemi z oblasti návrhu elektronických zařízení, zejména uvedením zásad návrhu desek plošných spojů;  návrhu systémů v nízkoodběrových módech; návrhu vstupně výstupních zařízení a v neposlední řadě také zahrnuje oblasti týkající se elektromagnetické kompatibility a certifikace výsledného produktu.
Absolvent předmětu je schopen:
  • vysvětlit postup, proces a projekt návrhu elektronického přístroje;
  • vyjmenovat nutné legislativní požadavky týkající se uvedení navrhovaného přístroje na trh;
  • popsat základní vlastnosti bipolárních a unipolárních tranzistorů a jak ovlivňují parametry zesilovačů signálů
  • popsat technické aspekty řízení návrhu a vývoje nového přístroje;
  • vysvětlit a optimalizovat návrh desky plošného spoje k dosažení požadované kvality výrobku;
  • vysvětlit možná úskalí návrhu elektronického přístroje z pohledu elektromagnetické kompatibility.
Součástí předmětu je řešení semestrálního projektu, který má za cíl prakticky ověřit schopnosti studentů v návrhu elektronického přístroje.

Základní literatura

BREYFOGLE, Forrest W. Implementing Six Sigma: Smarter Solutions Using Statistical Methods /. 2. ed. Hoboken: John Wiley, 2003. ISBN 0-471-26572-1. (EN)
CENEK, Miroslav. Akumulátory a baterie. Vyd. 1. Praha: STRO.M, 1996. 149 s. Knižnice Elektro, sv. 30. (CS)
DOLNÍK, Bystrík. Elektromagnetická kompatibilita: základy, teória, princípy. Košice: Elfa, 2013. ISBN 978-80-8086-221-3. (CS)
DŘÍNOVSKÝ, Jiří. Elektromagnetická kompatibilita: přednášky. V Brně: Vysoké učení technické, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav radioelektroniky, 2010. ISBN 978-80-214-4202-3. (CS)
HEROUT, Pavel. Učebnice jazyka C. 6. vyd. České Budějovice: Kopp, 2009. ISBN 978-80-7232-383-8. (CS)
-MONTROSE, Mark I. Printed circuit board design techniques for EMC compliance: a handbook for designers. 2nd ed. New York: IEEE Press ; Wiley-Interscience, 2000. ISBN 0-7803-5376-5. (EN)
ROSENAU, Milton D. Řízení projektů. Vyd. 3. Brno: Computer Press, 2007. ISBN 978-80-251-1506-0. (EN)
ZÁHLAVA, Vít. Návrh a konstrukce desek plošných spojů: principy a pravidla praktického návrhu. Praha: BEN - technická literatura, 2010. ISBN 978-80-7300-266-4. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-NCP magisterský navazující

    obor --- , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program MPA-AEE magisterský navazující 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Součástková základna pro elektronické přístroje, analogové a digitální integrované obvody, řídicí mikroprocesory a mikrokontroléry. Vnitřní sběrnice a externí vstupní a výstupní sběrnice počítače PC.
Používané průmyslové sběrnice, základní typy, možnost galvanického oddělení.
Elektrická konstrukce. Výběr součástek a aplikační zásady, obvodové řešení, jeho výpočet a optimalizace.
Metodika návrhu analogových a digitálních bloků přístrojů, použití analogových a digitálních integrovaných obvodů. Použití mikroprocesorů, jejich naprogramování a případné využití vazby na vnější počítač PC.
Komunikace po sběrnicích, připojení do sítě intranet/Internet s využitím protokolu TCP/IP. Inteligentní periferie (senzory a aktuátory), využití BlueTooth pro bezdrátové připojení.
Počítačové metody návrhu. PSpice A/D, Optimizer, Eagle, Hyperlinx, Omega Plus.
Koncepce návrhu přístroje nebo zásuvného modulu PC, odlišnosti, zásady. Základní moduly elektronického přístroje a jejich návrh a simulace.
Podrobná analýza příkladu návrhu zásuvné desky pro analogový vstup a analogový výstup počítače PC.
Problémy parazitních vazeb a přenosů signálů, elektromagnetická interference a odolnost, parazitní vlastnosti plošných spojů. Skin efekt, kapacita, indukčnost, rychlost šíření signálu, přeslechy.
Návrhová pravidla pro návrh elektronického přístroje, odlišnosti při návrhu zásuvné jednotky do PC, včetně vnitřního rušení ve skříni PC. Rozmístění součástek, řazení vrstev plošného spoje, zemnění, blokování.
Požadavky uživatele, komfort ovládání, vazba na připojitelný počítač PC, dálkové ovládání po sběrnici, připojitelnost na intanet/Internet.
Možnosti návrhu plošných spojů. Zhotovení technické dokumentace.
Obhajoba samostatných projektů a diskuse o nových trendech.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Řešitelské týmy technicky řeší a realizují v laboratoři zadaný projekt pod konzultačním vedením lektora.

Projekt

46 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Studenti řeší zadaná témata projektu, pravidelně konzultují s vyučujícím.

Cvičení odborného základu

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Příprava výpočtů, návrhů a postupů pro řešení praktických úloh; studium návodů a technické dokumentace; průběžná příprava na ověření znalostí.

Cvičení na počítači

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Řešení vybraných úloh ve specializovaném SW.

Individuální příprava na závěrečnou zkoušku

40 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Osnova

Samostatné opakování a systematizace učiva probraného během semestru; studium výukových materiálů; procvičování teoretických znalostí a praktických dovedností; řešení vzorových úloh a komplexní příprava na závěrečnou zkoušku.