Circuit Theory

B232 - Letní 23/24

Circuit Theory - AE8B31CIR

Kredity 8
Semestry letní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky angličtina
Rozsah výuky 4P+2S
Anotace
Předmět A8B31CIR představuje kompletní systematický výklad teorie elektrických obvodů. Vychází z obecné fyzikální podstaty elektromagnetických jevů, elektrický obvod představuje jako speciální, kvazistacionární případ elektromagnetického pole, definuje základní obvodové veličiny (napětí, proud) a základní obvodové prvky modelující všechny druhy skutečných energetických interakcí. Předmět se orientuje výhradně na lineární elektrické obvody (tzv. spojité LTI systémy), seznamuje se základními principy a teorémy v teorii obvodů a s metodami řešení lineárních obvodů pracujících v ustálených i přechodných režimech činnosti. Důsledně přitom rozlišuje metodiku řešení v časové a frekvenční oblasti. "Systémový? přístup předmět uplatňuje při analýze přenosových vlastností a stability obvodů, a v teorii zpětné vazby. V závěru se předmět zabývá základy teorie diskrétních LTI systémů.
Cíle studia
Cílem studia tohoto předmětu je obecné, systematické a fundamentální seznámení se s hlavními principy, teorémy a zákony teorie lineárních elektrických obvodů, a s obecnými metodami analýzy lineárních elektrických obvodů pracujících v ustálených i přechodných režimech, v časové i frekvenční oblasti, umožňujícími detailní i systémový přístup. Vhodným bonusem je seznámení se základy teorie diskrétních LTI systémů.
Osnovy přednášek
1. Rekapitulace - obvodové veličiny (napětí, proud, okamžitý výkon, práce elektrického napětí a proudu), obvodové prvky (rezistor, kapacitor, induktor, nezávislý zdroj napětí, nezávislý zdroj proudu), elementární metody analýzy. Nové pojmy - vazební obvodové prvky (vázané induktory, řízené zdroje).
2. Topologie obvodů, obecné metody analýzy obvodů (metoda uzlových napětí, metoda smyčkových proudů).
3. Elektrické obvody v přechodných a ustálených stavech. Analýza lineárních obvodů v časové a frekvenční oblasti (Steinmetzova transformace, Fourierova řada, Fourierova transformace, Laplaceova transformace).
4. Stacionární ustálený stav (SUS) v lineárních obvodech. Obecné metody analýzy lineárních odporových obvodů, maticové vyjádření obvodových rovnic.
5. Harmonický ustálený stav (HUS), symbolicko-komplexní metoda, fázory, imitace, přenos. Elementární a obecné metody analýzy HUS, fázorové diagramy, výkon, výkonové přizpůsobení, rezonance.
6. Trojfázové soustavy.
7. Periodický neharmonický ustálený stav (PNUS), Fourierovy řady, spektrum periodického signálu, analýza lineárních obvodů v PNUS, efektivní hodnota, výkon periodického napětí a proudu.
8. Přechodné jevy v lineárních obvodech. Analýza přechodných jevů 1. a 2. řádu v časové oblasti.
9. Operátorová analýza přechodných jevů v lineárních obvodech.
10. Přenosové charakteristiky, impulsní a přechodová charakteristika lineárních obvodů, konvoluce, stabilita.
11. Frekvenční charakteristiky.
12. Zpětná vazba (ZV), záporná a kladná ZV, Nyquistova charakteristika, stabilita, druhy ZV, vliv ZV na vybrané parametry obvodu.
13. Operační zesilovač, lineární operační sítě (invertující a neinvertující zesilovač napětí, sledovač napětí, sčítací zesilovač, integrátor, derivátor, převodníky napětí - proud).
14. Základy teorie diskrétních LTI systémů. Souvislosti a rozdíly se spojitými LTI systémy (klasickými analogovými obvody)
Osnovy cvičení
Osnova cvičení je tématicky stejná jako osnova přednášek. Témata jednotlivých cvičení bezprostředně navazují na odpovídající témata přednášek.
Literatura
[1] V. Havlíček, M. Pokorný, I. Zemánek: Elektrické obvody 1, Vydavatelství ČVUT, 2005.
[2] V. Havlíček, I. Zemánek: Elektrické obvody 2, Vydavatelství ČVUT, 2008.
[3] R. Čmejla, V. Havlíček, I. Zemánek: Základy teorie elektrických obvodů 1 - cvičení, Vydavatelství ČVUT, 2009.
[4] R. Čmejla, V. Havlíček, I. Zemánek: Základy teorie elektrických obvodů 2 - cvičení, Vydavatelství ČVUT, 2007.
[5] R. L. Boylestad: Introductory Circuit Analysis, Merril Publishing Company, 1987.
[6] D. E. Scott: An Introduction to Circuit Analysis, McGraw-Hill Book Company, 1987.
[7] J, D. Irwin, R. M. Nelms: Basic Engineering Circuit Analysis. 9th ed., Wiley, 2008.
[8] T. L. Floyd,: Principles of Electric Circuits. Conventional Current Version, 8th ed. Pearsen Prentice Hall.
[9] Ch. K. Alexander, M. N. O. Sadiku: Fundamentals of Electric Circuits. 3rd ed., McGraw-Hill.
[10] Nilsson: Electric Circuits. Prentice Hall, 2004.
Požadavky
Solidní znalosti z matematiky, fyziky a teorie elektromagnetického pole, specifikované v předmětech A8B01LAG, A8B01MC1, A8B01MCM, A8B01DEN, A8B01MCT, A8B02PH1, A8B02PH2, A8B17EMT