Analogové obvody a systémy - A8M31AAS

Kredity 5
Semestry zimní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2S
Anotace
Předmět je zaměřen na nové směry a principy řešení analogových obvodů s důrazem na aplikace v periferiích digitálních
systémů pro přenos a zpracování dat. Hlavní doménou jsou analogové a diskrétní funkční 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 základ znalostí pro vývoj a návrh elektronických
systémů, se zohledněním aspektů současných technologií a využitím profesionálního software pro návrh integrovaných
obvodů.
Cíle studia
Cílem předmětu je seznámit studenty s principy řešení analogových obvodů s důrazem na aplikace v periferiích digitálních
systémů pro přenos a zpracování dat. Studenti porozumí analogovým a diskrétním funkčním blokům pro realizaci zesilovačů,
filtrů, převodníků A/D a D/A, včetně jejich modelování, simulace i testování. Seznámí se se současnými technologiemi a profesionálním software pro návrh integrovaných obvodů.
Osnovy přednášek
1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů.
2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování.
3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu, translineární princip.
4. Spojitě pracující analogové filtry; kmitočtové transformace, aproximace, syntéza a základní realizace.
5. Implementace aktivních filtrů; bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími
prvky.
6. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty.
7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové
požadavky na SC filtry.
8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor jako základní stavební bloky, jeho přenosová funkce v zrovině.
SC filtry vyššího řádu - kaskádní filtry složené z bikvadratických sekcí.
9. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a
SI.
10. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve
strukturách ASIC.
11. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů
pro struktury 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, DC-DC převodníky; obvodové řešení, možnosti
analýzy a simulace.
Osnovy cvičení
Cvičení tématicky navazují na přednášky:

1. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových systémů.
2. Standardní a speciální zesilovače (OZ, OTA, TIA). Základní funkční bloky pro realizaci a jejich modelování.
3. Zesilovače a aktivní prvky v proudovém režimu, translineární princip.
4. Spojitě pracující analogové filtry; kmitočtové transformace, aproximace, syntéza a základní realizace.
5. Implementace aktivních filtrů; bikvady, filtry vyšších řádů. Simulace LC prototypu. Filtry s OTA-C a dalšími
prvky.
6. Implementace aktivních filtrů ve strukturách ASIC. Obvody automatického ladění, symetrické signálové cesty.
7. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - úvod, princip, srovnání spojitého a SC filtru. Technologické a obvodové
požadavky na SC filtry.
8. Transformace p-z pro syntézu SC filtrů. SC integrátor jako základní stavební bloky, jeho přenosová funkce v zrovině.
SC filtry vyššího řádu - kaskádní filtry složené z bikvadratických sekcí.
9. Filtry se spínanými proudy - úvod a princip. Proudová paměťová buňka, integrátor a derivátor. Porovnání SC a
SI.
10. Obvody SC a SI - reálné vlastnosti, zdokonalené struktury pro minimalizaci chyb. Návrh a simulace ve
strukturách ASIC.
11. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů
pro struktury 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, DC-DC převodníky; obvodové řešení, možnosti
analýzy a simulace.
Literatura
1. Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006.
Požadavky
Znalosti analogových elektronických obvodů - analýza obvodů s tranzistory a operačními zesilovači. Znalosti popisu lineárních obvodů a systémů v časové i obrazové oblasti, základní znalosti vlastností analogových filtrů.