Popis předmětu - B2M31IASA

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2M31IASA Implementace analogových soustav Rozsah výuky:2P+2C
Garanti:Bortel R. Role:PV Jazyk výuky:CS
Vyučující:  Zakončení:Z,ZK
Zodpovědná katedra:13131 Kreditů:6 Semestr:Z

Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s novými směry a koncepcemi v řešení analogových obvodů, s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů. Důraz je kladen na návrhové postupy a implementaci ve strukturách zakázkových integrovaných obvodů (ASIC). Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně otázky analýzy a testování analogových a smíšených obvodů. Předmět poskytuje znalosti pro vývoj a návrh elektronických systémů, se zohledněním aspektů současných výrobních technologií integrovaných obvodů.

Osnovy přednášek:

1. Současná analogová technika a její uplatnění. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových soustav, obvody v proudovém módu - základní FB. Výběr a specifika funkčních bloků pro zakázkové IO (ASIC).
2. Model polovodičové diody, teplotní závislosti, šumový model. Gummel-Poonův model bipolárního tranzistoru. Modelování mikrovlnných tranzistorů.
3. Rozšířený model JFET Schichmana a Hodgese. Charakteristické teplotní a šumové vlastnosti JFET. Modely MESFET/pHEMT.
4. Technologický základ modelů MOSFET, odvoditelnost parametrů z technologie a jejich automatický přepočet se změnou rozměru. Modely BSIM a EKV a jejich vzájemné porovnání, identifikace parametrů modelů.
5. Proudová ZV, zesilovač CFOA. Porovnání soustav s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou. Obvody v proudovém módu, principy jejich návrhu. Přidružená transformace, translineární princip.
6. Aktivní prvky pro proudový režim a jejich řešení elementárními FB. Odvozené FB vyšších řádů. Nelineární prvky - násobičky, tvarovače, modulátory. Obvodové řešení, parametry.
7. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Úvod do charakterizace integrovaných systémů a knihoven v podprahovém režimu. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů pro struktury ASIC.
8. Diskrétně pracující obvody: obvodový popis SC a SI obvodů, vlastnosti základních funkčních bloků, parazitní vlivy na chování spínaných obvodů, možnosti počítačové analýzy reálných vlastností.
9. Technologické a obvodové požadavky na SC a SI obvody (kapacitory, spínače, OZ, spínací kmitočet). Vliv reálných vlastností, průnik hodinového signálu, šum. Možnosti korekce chyb.
10. Obvody pro spínaný power management, obvodová řešení DC/DC konvertorů. Principy zpětnovazební regulace spínaných soustav, aplikační příklady.
11. Nábojové pumpy a metody jejich návrhu. Obvodová řešení, možnosti analýzy a simulace ve strukturách ASIC.
12. Obvody pro pulzní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, vlastnosti, implementace.
13. Převodníky D/A a A/D ve strukturách ASIC. Základy modelování, simulace a testování parametrů.

Osnovy cvičení:

1. Seznámení s laboratoří, bezpečnost. Vstupní test, úvod k Maple.
2. Řešení operačních sítí. Porovnání vlastností sítí s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou.
3. EKV model MOS tranzistoru pro nízkonapěťové aplikace s malým příkonem. Návrh OTA a OZ, optimalizace hlavních parametrů. Obvodové řešení proudového konvejoru a CFOA.
4. Obvodové řešení transkonduktančního zesilovače a proudového konvejoru. Úvod do systému Mentor Graphics.
5. Návrh obvodů napěťové a proudové reference - odvození a simulace.
6. Návrh a simulace mikropříkonových obvodů - obvod nízkopříkonové napěťové reference.
7. Návrh filtrů OTA-C: bikvadratické sekce a jejich návrh.
8. Popis SC a SI obvodů diferenčními rovnicemi. Analýza a simulace SC a SI obvodů. Knihovna PraCAn.
9. Návrh a simulace bikvadu SC. Návrh filtru SC pomocí FCADu.
10. Minimalizace vlivu reálných vlastností obvodů SI a SC.
11. Laboratorní cvičení - návrh a měření filtru SC.
12. Návrh a simulace nábojové pumpy.
13. Obhajoby semestrálních prací.
14. Obhajoby semestrálních prací, zápočty.

Literatura:

1. Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006
2. Gray, P. R., Hurst, P.J., Lewis, S.H.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons, U.S., 2001
3. Burns, M., Roberts, G. W.: An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement. Oxford University Press, New York 2001

Požadavky:

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPEK1_2018 Před zařazením do oboru PV 3


Stránka vytvořena 13.12.2018 07:48:12, semestry: Z,L/2020-1, L/2017-8, L/2019-20, Z,L/2018-9, Z/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.