F7PBKZAT-C - Základy analogové techniky

Předmět seznámí posluchače s pasivními a aktivními součástkami analogové elektroniky, s jejich parametry, charakteristikami a základními obvody. Důraz je kladen na praktickou aplikaci metod a postupů při analýze a syntéze konkrétních, reálně využitelných obvodových sítí. Posluchači jsou rovněž seznámeni s metodami počítačové simulace obvodů a s měřicími prostředky a metodami potřebnými pro analýzu a ladění zapojení a dále s metodami analogového zpracování biologických signálů v rámci měřicího řetězce.

Povinná účast na cvičeních, realizace průběžných úloh na jednotlivých cvičeních, odevzdání a obhajoba individuální semestrální úlohy. Zkouška probíhá ústně (student odpovídá na 3 náhodně vybrané okruhy).

Osnova přednášek:

1. Základní prvky analogových elektrických obvodů, statické a dynamické parametry a charakteristiky.

2. Základy elektrických měření, přehled metod a měřicích přístrojů.

3. Základy počítačového návrhu a softwarové simulace analogových obvodů.

4. Napájecí zdroje a jejich parametry. Buzení stejnosměrné, střídavé a s obecným signálem. Impedance, fázory.

5. Analýza lineárních a nelineárních elektrických obvodů. Kirchhofovy zákony, Ohmův zákon.

6. Obvodové sítě s pasivními součástkami. Ustálený stav, přechodové děje, harmonický ustálený stav.

7. Charakteristiky lineárních obvodů - frekvenční, přenosová, impulzní a přechodová charakteristika.

8. Dioda a její parametry, charakteristiky a základní obvody, PN přechod. Bipolární tranzistor - parametry, charakteristiky.

9. Unipolární tranzistor. Tranzistory jako spínače a zesilovače, analýza a syntéza základních zapojení. Klopné obvody.

10. Vícevrstvé polovodičové součástky - triak, diak, základní parametry a obvody.

11. Operační zesilovač, výpočty analogových sítí s ideálním modelem. Reálné parametry a charakteristiky operačních zesilovačů.

12. Specifika měření biosignálů, měřicí řetězec EKG, EEG a myopotenciálů s přístrojovým zesilovačem.

13. Převodníky fyzikálních veličin. Základní analogové obvody pro tvarování signálů, filtraci, matematické operace a generování funkcí.

14. Moderní trendy v analogové technice - analogové frontendy, programovatelné analogové součástky.

Osnova cvičení:

1. Ukázky výpočtů a zapojení jednoduchých analogových obvodů, řazení pasivních součástek, ustálený stav.

2. Měření charakteristik a parametrů základních obvodových prvků.

3. Praktické ukázky analýzy obvodových sítí. Aplikace Kirchhofových zákonů a Ohmova zákona.

4. Praktické ukázky provedení a základních realizací napájecích zdrojů, srovnání parametrů.

5. Využití simulačního nástroje Circuit Simulator při analýze a syntéze analogových obvodů.

6. Obvodové sítě s pasivními součástkami - přechodové děje, harmonický ustálený stav.

7. Experimentální stanovení charakteristik lineárních obvodů - frekvenční, přenosové, impulzní a přechodové charakteristiky.

8. Využití diod, měření parametrů a charakteristiky, příklady základních obvodů.

9. Využití unipolárních a bipolárních tranzistorů ve funkci zesilovače a spínače. Základní zapojení, měření reálných parametrů a charakteristik zapojení.

10. Základní obvody s vícevrstvými spínacími součástkami, měření reálných parametrů a charakteristik zapojení.

11. Zapojení OZ (invertující, neinvertující, sumační, rozdílový zesilovač). Využití OZ pro analogové filtry. Měření reálných parametrů a charakteristik zapojení.

12. Přístrojový zesilovač. Problematika měření biosignálů (EKG, EEG, EMG), elektrická bezpečnost.

13. Úpravy signálů operačním zesilovačem - měření reálných parametrů a charakteristik zapojení. Generování průběhů funkcí.

14. Akvizice signálu pomocí AFE, využití programovatelných analogových součástek, měření reálných parametrů zapojení.

Povinná literatura:

[1] BEZDĚK, Miloslav. Elektronika II: učebnice. České Budějovice: Kopp, 2002. ISBN 80-7232-212-5.

[2] KESL, Jan. Elektronika I: analogová technika. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-143-8.

Doporučená literatura:

[1] Katalogový list ADS1298, [on-line] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1298.pdf, Texas Instruments, 2015

[2] Switch-Mode Power Supply, Reference Manual, SMPSRM/D Rev. 4, ON Semiconductor, Apr-2014, [on-line], http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SMPSRM-D.PDF

• Bakalářská studijní specializace Informační a komunikační technologie (povinný předmět)