BI-CAO – Číslicové a analogové obvody

Cíl předmětu

Základy analogových obvodů, základy číslicových obvodů. Matematický popis obvodů. Analýza obvodů. Návrh jednoduchých obvodů, výpočet jejich parametrů. Znalost SW Mathematica.

Program přednášek

  1. Soustředěné vs. rozptýlené parametry, přechody mezi nimi. Stavové veličiny a parametry obvodu (odpor, kapacita, indukčnost). Zdroje proudu a napětí, spojení, základy obvodových rovnic.
  2. Náhrada prvků zdrojem proudu či napětí, obvodové rovnice. Sériové a paralelní řazení shodných prvků. Numerická matematika pro řešení rovnic popisujících elektrické obvody.
  3. Obvodové rovnice, metoda uzlových napětí a smyčkových proudů. Stejnosměrné obvody.
  4. Digitální abstrakce, Boolská logika, boolské funkce (negace, NAND, NOR, AND, OR, sum-of-products), spínače typu N a typu P, implementace logických hradel pomocí spínačů typu N a spínačů typu P.
  5. Polovodiče, vlastnosti. Základní nelineární prvky vyskytující se v elektrických obvodech (diody, ...), charakteristiky, linearizace.
  6. MOSFET. MOSFET jako zesilovač. MOSFET jako spínač.
  7. Struktury logických prvků (technologie CMOS, fyzická struktura, logická hradla, multiplexery, třístavové budiče, hladinové klopné obvody, hranové klopné obvody)
  8. Harmonický ustálený stav s jednou frekvencí, přenos.
  9. Rezonanční obvody; rovnice, časové průběhy veličin včetně výkonů. Měření a ukázka ladění.
  10. Homogenní vedení (různé přístupy, základní ukázky zakončení atd.). Zpoždění signálů v číslicových systémech. Symetrická vedení, asymetrická vedení
  11. Výkon. Střední a efektivní hodnota. Jalový výkon. Energie a výkon v číslicových systémech (energie a výkon v jednoduchém RC obvodu, spotřeba energie v logických hradlech, NMOS logika, CMOS logika)
  12. Řízené zdroje a magneticky vázané obvody.Transformátory.
  13. Operační zesilovače, komparátory (vlastnosti, jednoduchý obvod s OZ, vstupni a výstupní odpor, příklady, RC obvody s OZ, OZ v saturaci, kladná zpětná vazba, dvoubran).

Program cvičení

  1. Základy SW Mathematica pro řešení rovnic různých typů.
  2. Přechodový jev 1. řádu: osciloskop, vlastní numerika, NDSolve.
  3. Složitější obvod, měření, výpočet.
  4. Stejnosměrné obvody, Digitální abstrakce.
  5. Polovodiče.
  6. Tranzistor.
  7. Struktury logických prvků.
  8. Harmonický ustálený stav s jednou frekvencí, případně obrácená úloha (určete parametr obvodu měřením a výpočtem).
  9. Rezonanční obvody; rovnice, časové průběhy veličin včetně výkonu. Měření a ukázka ladění. Fourier (hraní si numerické i experimentální).
  10. Homogenní vedení (různé přístupy, základní ukázky zakončení atd.), ukázky odrazů, přizpůsobení. Zpoždění signálů.
  11. Výkon. Střední a efektivní hodnota. Jalový výkon.
  12. Energie a výkon v číslicových systémech.
  13. Operační zesilovače.



Poslední změna: 22.4.2009, 20:56