ELEKTRONICKÉ OBVODY stažení celé stránky ve formátu MS Wordl, Office 97/2000/XP

Základní předmět navazující na Základy elektrotechniky

Vyučováno v 2. semestru.

60 hodin, přizpůsobeno pro dvoutýdenní pravidelnou výuku podle schématu "P NC, P LC".

 
rozpis výuky přehled látky podmínky zápočtu literatura
 

Rozpis výuky

 

téma hodin přednášky (P)

numerická cvičení (NC)

 laboratorní cvičení (LC)
1 2 Úvod do teorie el. obvodů a signálů.    
2 2 Opakování spektrum obdélníkového signálu a ořezaného harmonického signálu.  
3 2 El. obvody a jejich modely.    
4 2     Spektrální analýza a syntéza zadaných periodických signálů.
5 2 Řešení ss a střídavých poměrů v nelineárním obvodu.    
6 2   Řešení ss a střídavých poměrů v nelineárním obvodu.  
7 2 Obecné vlastnosti lin. obvodů.    
8 2     Pracovní bod a jeho pohyb.
9 2 Kmitočtové filtry.    
10 2   Obecné vlastnosti lin. obvodů. Filtry.  
11 2 Zesilovače a zpětná vazba-úvod.    
12 2     Základní vlastnosti filtrů RLC 2. řádu.
13 2 Zesilovače s tranzistory.    
14 2   Zesilovače a zpětná vazba.  
15 2 Zesilovače s OZ.    
16 2     Zesilovače s OZ.
17 2 Oscilátory.    
18 2   Zesilovače a zpětná vazba.  
19 2 Oscilátory. Komparátory a jejich aplikace.    
20 2     Oscilátory RC.
21 2 Okrajovače a funkční měniče.    
22 2   Komparátory, okrajovače, funkční měniče.  
23 2  Změna spektra.    
24 2     Změna spektra.
25 2 Analogové modulace.    
26 2   Modulace.  
27 2 Napájecí zdroje. Usměrňovače a stabilizátory.    
28 2     Modulace/ Přezkoušení z laboratoří.
29 2 Usměrňovače a stabilizátory.    
30 2   Usměrňovače a stabilizátory.  

 

Přehled látky 

1 Klasifikace el. obvodů a systémů na analogové, číslicové, diskrétní, lineární, nelineární, stacionární, nestacionární, se soustředěnými a rozloženými parametry.
2 Klasifikace signálů na signály souvislého a diskrétního času, signály spojité a diskrétní v hodnotách, analogové a číslicové signály. Signály deterministické a stochastické, periodické a neperiodické.
3 Zavedení periodického signálu, jeho charakteristiky, zejména střední a efektivní hodnota, stejnosměrná a střídavá složka.
4 Harmonický signál a jeho vlastnosti. Jeho rozklad na sinovou a kosinovou složku, vyjádření amplitudy a fáze, náznak spektrálního vyjádření. Fázový posun, vztah fázového a časového posunutí.
5 Jednorázové impulsy, jednotkový skok a jednotkový (Diracův) impuls, vzájemné přepočty. Mohutnost impulsu.
6 Spektrální analýza a syntéza periodických signálů. Fourierova řada a její fyzikální význam. Výpočet a interpretace Fourierových koeficientů.
7 Vztah spektra amplitud a počátečních fází k Fourierovým koeficientům. Vlastnosti Fourierových koeficientů - poučky o vztahu spektra a signálu.
8 Spektrum obdélníkového signálu a ořezaného harmonického signálu. Schultzův diagram.
9 Nelineární obvod, pracovní bod, nelineární chování v časové a frekvenční oblasti. Nelineární zkreslení, obohacení spektra. THD.
10 Linearizovaný model, podmínky lineárního chování. Náhradní schéma pro střídavý signál. Pásmo středních kmitočtů.
11 Dvojbran jako linearizovaný výpočtový model. Rovnice y, z, h, k, a, b, fyzikální význam a přepočty dvojbranových parametrů.
12 Náhradní schémata dvojbranů pomocí řízených zdrojů. Řízené zdroje jako modely el. obvodů.
13 Metoda uzlových napětí (MUN), modifikovaná metoda uzlových napětí (MMUN).
14 Použití MUN k řešení tranzistorových obvodů.
15 Použití MMUN k řešení obvodů s operačními zesilovači, řízenými zdroji a zdroji napětí.
16 Způsob výpočtu obvodových funkcí z algebraických doplňků obvodové matice.
17 Statický a dynamický obvod. Řád obvodu. Stav, stavové veličiny, fyzikální počáteční podmínky.
18 Přechodné jevy a příčiny jejich vzniku. Impulsní a přechodná charakteristika a jejich vzájemný vztah.
19 Vstupně-výstupní diferenciální rovnice (DR) lineárního obvodu. Operátorová přenosová funkce. Vztah k DR obvodu.
20 Definiční vztah Laplaceovy transformace (LT). Obraz Diracova impulsu, jednotkového skoku, exponenciální funkce, harmonických signálů typu sinus a cosinus. Základní vlastnosti LT (linearita, LT derivace signálu, LT konvoluce).
21 Vlastnosti přenosové funkce - nulové body a póly, stabilita. Vztah přenosové funkce a impulsní a přechodné charakteristiky.
22 Využití přenosové funkce k výpočtu vynucených odezev. Výpočet vynucených odezev metodou konvoluce.
23 Vztah přenosové funkce a kmitočtové charakteristiky.
24 Výpočet rezonančního kmitočtu a činitele jakosti z koeficientů DR, resp. z koeficientů přenosové funkce.
25 Bodeho asymptotické kmitočtové charakteristiky.
26 Princip lineární kmitočtové filtrace. Klasifikace a typy kmitočtových filtrů.
27 Používané aproximace amplitudové kmitočtové charakteristiky a jejich vlastnosti.
28 Postup syntézy pasivního příčkového filtru a kaskádní syntézy aktivního filtru.
29 Aktivní funkční bloky 2. řádu typu Sallen-Key.
30 Zesilovače s tranzistory. Třídy A, B, C, princip, použití.
31 Zapojení se SE a SC, vlastnosti.
32 Nastavení a stabilizace pracovního bodu, teplotní vlastnosti křemíkového tranzistoru.
33 Návrh součástek jednostupňového zesilovače SE s ohledem na nastavení a stabilizaci pracovního bodu a na střídavé parametry zesilovače.
34 Zesilovač z pohledu teorie zpětné vazby (ZV). Blackův vztah. Stupeň ZV. Klasifikace ZV.
35 Vliv ZV na vlastnosti zesilovače.
36 Bootstrap, využití k zvětšení vstupního odporu zesilovače.
37 Vzorce pro vstupní odpor a střídavé zesílení stupně s emitorovým odporem.
38 . Základní zapojení koncového stupně ve třídě B. Přechodové zkreslení a způsob jeho odstranění.
39 Základní vlastnosti operačních zesilovačů (OZ). Zesilovače s OZ invertující a neinvertující.
40 Princip a vlastnosti dalších aktivních zesilovacích prvků: zesilovače VFA a CFA, CCII, transimpedanční zesilovače, prvky OTA.
41 Oscilátory LC a RC. Klasifikace, základní vlastnosti.
42 Princip oscilátoru se záporným odporem, princip zpětnovazebního oscilátoru.
43 Princip nasazování kmitů a stabilizace amplitudy kmitů u oscilátorů LC a RC.
44 Tříbodová zapojení, krystalové oscilátory.
45 Komparátor – funkce z hlediska vstupně-výstupního. Vlastnosti statické a dynamické. Klasifikace (invert., neinvert., IO, z OZ..).
46 Příklady realizace komparátorů pomocí OZ, způsoby posouvání komparačních hladin. Příklad použití typu 111.
47 Hystereze, důvody zavádění, způsoby zavádění. Základní zapojení inv. a neinv. komparátoru s hysterezí.
48 Astabilní klopný obvod s komparátorem – zapojení, časové průběhy.
49 Generátor pilovitých, obdélníkových a harmonických průběhů – zapojení, časové průběhy.
50 Definice okrajovače, funkčního měniče a tvarovače. Příklady.
51 Okrajovače diodové, tranzistorové, operační.
52 Funkční měniče aproximační a parametrické.
53 Usměrňovače klasické a operační.
54 Logaritmický a exponenciální zesilovač.
55 Stabilizátory napětí a proudu - parametrické a zpětnovazební.
56 Základní koncepce napájecích zdrojů: klasické a spínané – principy.
57 Princip a oblasti využití modulace. Nosná, řídicí (modulační) a modulovaný signál. Druhy modulačních technik.
58 Amplitudová modulace. Princip, časové průběhy a spektra, výkony.
59 Vysvětlení pojmů DSB, DSB-SC, SSB, SSB-SC. 
60 Kmitočtová modulace. Princip, časové průběhy a spektra, výkony.
61 Vysvětlení struktury stereofonního signálu.
62 Druhy modulací používané pro rozhlasové a TV vysílání. Používané hodnoty šířek pásma, hloubek modulace, kmitočtu řídicího signálu, kmitočtového zdvihu, nosného kmitočtu.
63 Klíčování ASK, FSK a PSK. Principy, vlastnosti, použití.
64 Analogové impulsové modulace PAM, PPM a PDM (PWM). Principy, vlastnosti, použití.

 

Podmínky udělení zápočtu a bodové hodnocení

1 Minimálně 70-ti procentní účast na všech formách výuky, tj. max. 9 omluvených absencí.
2 Změření všech laboratorních úloh nejpozději do termínu, který stanoví vyučující.
3 Odevzdání úplných pracovních laboratorních sešitů nejpozději do termínu, který stanoví vyučující.

Poznámka: ve zvlášť výjimečných případech může vyučující stanovit náhradní podmínky udělení zápočtu namísto bodu 1.

Práce v laboratořích

Klasické laboratorní protokoly se nevypracovávají, student si však vede pracovní sešit podle pokynů učitele. Hodnocení úrovně sešitu je součástí celkového bodového hodnocení studenta.

 

Literatura a studijní pomůcky

Přednášky:

U-2299 Elektronické obvody I - učebnice. UO Brno, 2006.  
1104/2 Teorie obvodů (Nelineární a parametrické obvody, číslicové zpracování signálu) - učebnice.  
  Doporučeno:  S-899 Systémy, procesy a signály I - sbírka příkladů. Skriptum VUT Brno, 1996.  
    S-2584  Elektrické signály a systémy. První vydání 1992, 2. vydání 1994, 3. vydání 1998.  
    S-1589 Elektrické systémy, 1995.  
    Biolek, D. Řešíme elektronické obvody. BEN, 2004.  

 

 Numerická a laboratorní cvičení:

S-2350/III TERO I Praktika
S-2350/IV TERO II Praktika
S-899  Systémy, procesy a signály I - sbírka příkladů. Skriptum VUT Brno, 1996.