Detail předmětu

Počítačové řešení elektronických obvodů

FEKT-KREOAk. rok: 2009/2010

Základní etapy elektrotechnického návrhu s využitím počítače. Přehled používaného software a jeho možností. Základní principy numerické a symbolické analýzy obvodů. Podrobné seznámení s programy PSpice a Snap. Přehled prvků elektrických obvodů, jejich vlastnosti a modely. Vytváření a ověřování modelů podle katalogových listů. Statistická analýza a optimalizace. Technika počítačového řešení základních analogových a číslicových obvodů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s moderními programy a metodami pro návrh obvodů. Budou schopni ihned pracovat se všemi programy třídy Spice včetně vytváření a modifikace modelů prvků a vyšších bloků. Seznámí se s metodami řešení základních obvodů.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Příklady ve cvičení a samostatný projekt

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními programy pro počítačové řešení elektronických obvodů. Znalost algoritmů a modelů umožní korektně formulovat zadání úlohy a odhalit případné chyby. V průběhu počítačových cvičení bude látka demonstrována na řešení konkrétních analogových a číslicových obvodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

Historický přehled vývoje počítačové analýzy elektrických obvodů, přehled současných nejužívanějších programů a jejich možností. Vztah fyzikální soustava - model.

Základní metody řešení obvodů: stejnosměrný pracovní bod, analýza v časové oblasti, analýza ustáleného stavu, symbolická analýza.
Pokročilé analýzy, postprocessing, citlivostní a tolaranční analýza, Monte Carlo.

Číslicové obvody: Základní principy nahrazení obvodových rovnic Booleovským modelem.
Jazyk Spice, definice prvků, podobvod, tvorba modelů.

Základy modelování elektronických prvků: Kategorizace modelů a jejich použití. Modely polovodičových prvků - parametry, identifikace.
Modelování operačních zesilovačů. Vysokofrekvenční modely. Uživatelské formální modely.

Vybrané partie z řešení elektronických obvodů za použití počítače: Zpětná vazba - základní koncepce, vliv na parametry obvodu, kompenzace. Praktické vyšetřování stability. Základní bloky s bipolárními a unipolárními tranzistory a operačními zesilovači - pracovní bod, analýza činnosti a návrh.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka

Osnova

1.Úvod do programového systému PSpice. Základy ovládání všech modulů procvičené na jednoduchém nelineárním obvodu.

2. Zjednodušený návrh jednostupňového zesilovače. Charakteristiky tranzistoru, návrh a ověření polohy pracovního bodu, malosignálové parametry, zkreslení, výpočet výkonů v časové oblasti.

3. Toleranční a citlivostní analýza obvodu z cv. 2. Zavedení tolerancí do modelu tranzistoru, citlivostní analýza, Monte Carlo, analýza nejhoršího případu. Návrh požadovaných tolerancí prvků.

4. Vytvoření modelu diody podle naměřených údajů. Zkoumání vlivu parametrů modelu na charakteristiky.

5. Vytvoření modelu tantalového kondenzátoru metodou optimalizace.

6. Funkční model operačního zesilovače podle katalogového listu. Zápis modelu ve formě netlistu a jeho zařazení do knihovny.

7. Modelování číslicových obvodů.

8. Návrh výstupního budiče D/A převodníku. Model převodníku. Zpětná vazba a stabilita, kompenzace.

9. Návrh tranzistorového zesilovače podle zadaných parametrů. Nastavení pracovního bodu. Aproximační symbolická analýza. Ověření shody přibližných výpočtů s výsledky simulace. Toleranční a teplotní analýza.

10. Návrh analogového filtru.

11. Modelování a návrh napájecího zdroje.

12. Návrh generátoru funkcí, optimalizace.