Popis předmětu - AD2M31IAS

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
AD2M31IAS Implementace analogových soustav Rozsah výuky:14KP+6KC
Garanti:  Role:PO,V Jazyk výuky:CS
Vyučující:  Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13131 Kreditů:6 Semestr:L

Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s novými směry a koncepcemi v řešení analogových obvodů, s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů pro přenos a zpracování dat. Důraz je kladen na návrhové postupy a implementaci ve strukturách zakázkových integrovaných obvodů (ASIC). Předmět se zabývá analogovými i diskrétními funkčními bloky pro realizaci zesilovačů, filtrů, převodníků A/D a D/A, včetně jejich modelování a simulace. Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně otázky testování analogových a smíšených obvodů. Předmět obsahuje nepostradatelný základ znalostí pro vývoj a návrh elektronických systémů, se zohledněním aspektů současných technologií a využitím profesionálního software pro návrh integrovaných obvodů.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: AD2M31IAS

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: A2M31IAS

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty s novými směry a koncepcemi v řešení analogových obvodů, s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů pro přenos a zpracování dat.

Osnovy přednášek:

1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů. Výběr a specifika funkčních bloků pro zakázkové IO (ASIC).
2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování. Postup návrhu z hlediska požadovaných parametrů. Realizace v integrovaných strukturách.
3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu. Transformace mezi napěťovým a proudovým režimem. Nelineární funkční bloky, analogové násobičky, zesilovače s řízeným ziskem.
4. Spojitě pracující aktivní filtry - bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími prvky.
5. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty.
6. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů pro struktury ASIC.
7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové požadavky na SC filtry (kapacitory, spínače, OZ, maximální a minimální kmitočet hodin). Vliv na chování SC filtru - časová konstanta Ron, průnik hodinového signálu, šum.
8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor a jeho přenosová funkce v z-rovině. "Strays-insensitive? SC integrátor. SC integrátory jako základní stavební bloky.
9. SC filtry vyššího řádu. Návrh SC filtru složeného z bikvadratických sekcí.
10. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a SI.
11. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve strukturách ASIC.
12. D/A a A/D převodníky ve strukturách ASIC - základy modelování, simulace a testování parametrů.
13. Obvody pro pulsní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, zesilovače třídy D.
14. Diskrétní soustavy jako spínané zdroje. Nábojové pumpy-obvodová struktura, principy regulace. Převodníky DC-DC typu step-up, step-down. Obvodová řešení, možnosti analýzy a simulace."

Osnovy cvičení:

1. Obvodové řešení současných analogových obvodů, funkční bloky, dosahované parametry.
2. Návrh OTA a OZ, optimalizace hlavních parametrů. Obvodové řešení TIA a proudového konvejoru.
3. Návrh a měření zpětnovazebních obvodů se zesilovači TIA.
4. Návrh a simulace filtru OTA-C. Úvod do programu PraCAn.
5. Návrh obvodu napěťové reference (Bandgap) - vyvození základních parametrů a simulace.
6. Návrh obvodu proudové reference (Vittoz Loop) - odvození a simulace.
7. Laboratorní úloha - SC filtr.
8. Analýza jednoduchých SC fitrů.
9. Návrh a simulace bikvadu SC.
10. Analýza základních SI bloků v PraCAn.
11. Návrh a simulace SI buňky s minimalizací parazitních vlivů.
12. Parametry AD, DA převodníků. Behaviorální model, simulace ADC.
13. Návrh a simulace nábojové pumpy.
14. Zápočet, rezerva.

Literatura:

1. Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006
2. Maloberti, F.: Data Converters. Springer, U. S., 2007
3. Gray, P. R., Hurst, P.J., Lewis, S.H.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons, U.S., 2001
4. Burns, M., Roberts, G. W.: An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement. Oxford University Press, New York 2001
5. Uhlíř, J., Neumann, P.: Elektronické obvody II. Monografie ČVUT, Praha, 2001

Požadavky:

Zápočet je získán na základě vypracování semestrální práce. Výsledek ústní zkoušky určuje výsledné hodnocení. Přehled zkouškových otázek a další materiály jsou na www stránkách předmětu.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MKEEM1 Technologické systémy V 3
MKEEM5 Ekonomika a řízení elektrotechniky V 3
MKEEM4 Ekonomika a řízení energetiky V 3
MKEEM3 Elektroenergetika V 3
MKEEM2 Elektrické stroje, přístroje a pohony V 3
MKOI1 Umělá inteligence V 3
MKOI5 Softwarové inženýrství V 3
MKOI4 Počítačová grafika a interakce V 3
MKOI3 Počítačové vidění a digitální obraz V 3
MKOI2 Počítačové inženýrství V 3
MKKYR4 Letecké a kosmické systémy V 3
MKKME3 Elektronika PO 3
MKKYR1 Robotika V 3
MKKYR3 Systémy a řízení V 3
MKKYR2 Senzory a přístrojová technika V 3


Stránka vytvořena 15.11.2019 17:50:41, semestry: Z,L/2020-1, L/2018-9, Z,L/2019-20, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.