Moodle FEL ČVUT
Zpracování analogových signálů
B241 - Zimní 2024/2025
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Zpracování analogových signálů - BAM31ZAS
Hlavní kurz
| Kredity | 6 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět se zabývá analogovými vstupně-výstupními bloky pro přenos a zpracování signálů. Jsou diskutována obvodové řešení zesilovačů a filtrů, včetně jejich návrhu, simulace a měření. Studenti se seznámí s obvodovou koncepcí a možnostmi řešení soudobých analogových struktur. V druhé části jsou uvedeny návrhové postupy a možnosti realizace analogových kmitočtových filtrů, včetně diskrétně pracujících obvodů. Závěr je věnován možnostem počítačové optimalizace elektronických obvodů a filtrů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. Základní dělení obvodů a systémů a možnosti jejich simulace. Metody strojové analýzy elektronických obvodů
2. Struktury moderních analogových obvodů a jejich vlastnosti. Symbolická analýza dominantních vlastností.
3. Analýza složitějších elektronických struktur s tranzistory: metoda dělení řetězce.
4. Základní obvodová struktura OZ, návrh vnitřního zapojení, odvození základních vlastností, simulace.
5. Návrh a implementace výkonového zesilovač ve třídě AB na tranzistorové úrovni.
6. Kmitočtové filtry, charakterizace vlastností, postup návrhu. Kmitočtové transformace, normování.
7. Metody aproximace modulové charakteristiky NDP. Besselova, Butterworthova a Čebyševova aproximace, eliptické filtry - inverzní Čebyševova a Cauerova aproximace, postup návrhu, vlastnosti.
8. Možnosti realizace elektrických filtrů: pasivní realizace - LC struktury, aktivní filtry - simulace LC prototypu, kaskádní syntéza, realizace pomocí OZ.
9. Implementace spojitě pracujících filtrů vhodná pro monolitickou integraci. Struktury založené na OTA-C, použití proudových konvejorů a dalších prvků.
10. Diskrétně pracující obvody: základní charakterizace, aplikační oblasti. Principy SC a SI obvodů, obvodový popis - metoda nábojových rovnic.
11. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - princip, postup syntézy, srovnání spojitého a SC filtru.
12. Optimalizace elektronických obvodů a filtrů, definice základních pojmů, obecné metody.
13. Použití genetických evolučních algoritmů pro optimalizaci spojitě i diskrétně pracujících obvodů, kombinace metod.
2. Struktury moderních analogových obvodů a jejich vlastnosti. Symbolická analýza dominantních vlastností.
3. Analýza složitějších elektronických struktur s tranzistory: metoda dělení řetězce.
4. Základní obvodová struktura OZ, návrh vnitřního zapojení, odvození základních vlastností, simulace.
5. Návrh a implementace výkonového zesilovač ve třídě AB na tranzistorové úrovni.
6. Kmitočtové filtry, charakterizace vlastností, postup návrhu. Kmitočtové transformace, normování.
7. Metody aproximace modulové charakteristiky NDP. Besselova, Butterworthova a Čebyševova aproximace, eliptické filtry - inverzní Čebyševova a Cauerova aproximace, postup návrhu, vlastnosti.
8. Možnosti realizace elektrických filtrů: pasivní realizace - LC struktury, aktivní filtry - simulace LC prototypu, kaskádní syntéza, realizace pomocí OZ.
9. Implementace spojitě pracujících filtrů vhodná pro monolitickou integraci. Struktury založené na OTA-C, použití proudových konvejorů a dalších prvků.
10. Diskrétně pracující obvody: základní charakterizace, aplikační oblasti. Principy SC a SI obvodů, obvodový popis - metoda nábojových rovnic.
11. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - princip, postup syntézy, srovnání spojitého a SC filtru.
12. Optimalizace elektronických obvodů a filtrů, definice základních pojmů, obecné metody.
13. Použití genetických evolučních algoritmů pro optimalizaci spojitě i diskrétně pracujících obvodů, kombinace metod.
Osnovy cvičení
1. Úvod. Symbolická analýza elektronických obvodů v programu Maple.
2. Aplikace modifikované metody uzlových napětí.
3. Kombinované tranzistorové zesilovací stupně.
4. Symbolická a numerická analýza dominantních vlastností vnitřní struktury operačního zesilovače.
5. Laboratorní měření vlastností tranzistorového výkonového zesilovače pracujícího ve třídě AB.
6. Analýza LTI obvodů v kmitočtové a časové oblasti. Kmitočtové transformace.
7. Výpočet základních aproximací elektrických filtrů, ověření výsledků v návrhovém systému.
8. Návrh ARC filtru typu DP a analýza jejich vlastností.
9. Laboratorní měření měření parametrů ARC filtru.
10. Syntéza ARC filtru založeného na struktuře OTA-C metodou funkční simulace LC prototypu, analýza vlastností výsledné struktury.
11. Analýza periodicky spínaných elektronických obvodů metodou nábojových rovnic.
12. Návrh a analýza bikvadratické sekce technikou spínaných kapacitorů..
13. Laboratorní měření parametrů filtru se spínanými kapacitory.
14. Konzultace, zápočet.
2. Aplikace modifikované metody uzlových napětí.
3. Kombinované tranzistorové zesilovací stupně.
4. Symbolická a numerická analýza dominantních vlastností vnitřní struktury operačního zesilovače.
5. Laboratorní měření vlastností tranzistorového výkonového zesilovače pracujícího ve třídě AB.
6. Analýza LTI obvodů v kmitočtové a časové oblasti. Kmitočtové transformace.
7. Výpočet základních aproximací elektrických filtrů, ověření výsledků v návrhovém systému.
8. Návrh ARC filtru typu DP a analýza jejich vlastností.
9. Laboratorní měření měření parametrů ARC filtru.
10. Syntéza ARC filtru založeného na struktuře OTA-C metodou funkční simulace LC prototypu, analýza vlastností výsledné struktury.
11. Analýza periodicky spínaných elektronických obvodů metodou nábojových rovnic.
12. Návrh a analýza bikvadratické sekce technikou spínaných kapacitorů..
13. Laboratorní měření parametrů filtru se spínanými kapacitory.
14. Konzultace, zápočet.
Literatura
1. Gray P.R., Hurst P.J., Lewis S.H.. Meyer R.G.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2009, ISBN: 978-0470245996
2. Schaumann, R., Valkenburg, M.E.V.: Design of Analog Filters. Oxford University Press, 2001.
3. Bičák J., Laipert M., Vlček M.: Lineární obvody a systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007, ISBN 978-80-01-03649-5
2. Schaumann, R., Valkenburg, M.E.V.: Design of Analog Filters. Oxford University Press, 2001.
3. Bičák J., Laipert M., Vlček M.: Lineární obvody a systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007, ISBN 978-80-01-03649-5
Požadavky
None
Zpracování analogových signálů - B2M31ZASA
| Kredity | 6 |
| Semestry | letní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět se zabývá analogovými vstupně-výstupními bloky pro přenos a zpracování signálů. Jsou diskutována obvodové řešení zesilovačů a filtrů, včetně jejich návrhu, simulace a měření. Studenti se seznámí s obvodovou koncepcí a možnostmi řešení soudobých analogových struktur. V druhé části jsou uvedeny návrhové postupy a možnosti realizace analogových kmitočtových filtrů, včetně diskrétně pracujících obvodů. Závěr je věnován možnostem počítačové optimalizace elektronických obvodů a filtrů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. Základní dělení obvodů a systémů a možnosti jejich simulace. Metody strojové analýzy elektronických obvodů
2. Struktury moderních analogových obvodů a jejich vlastnosti. Symbolická analýza dominantních vlastností.
3. Analýza složitějších elektronických struktur s tranzistory: metoda dělení řetězce.
4. Základní obvodová struktura OZ, návrh vnitřního zapojení, odvození základních vlastností, simulace.
5. Návrh a implementace výkonového zesilovač ve třídě AB na tranzistorové úrovni.
6. Kmitočtové filtry, charakterizace vlastností, postup návrhu. Kmitočtové transformace, normování.
7. Metody aproximace modulové charakteristiky NDP. Besselova, Butterworthova a Čebyševova aproximace, eliptické filtry - inverzní Čebyševova a Cauerova aproximace, postup návrhu, vlastnosti.
8. Možnosti realizace elektrických filtrů: pasivní realizace - LC struktury, aktivní filtry - simulace LC prototypu, kaskádní syntéza, realizace pomocí OZ.
9. Implementace spojitě pracujících filtrů vhodná pro monolitickou integraci. Struktury založené na OTA-C, použití proudových konvejorů a dalších prvků.
10. Diskrétně pracující obvody: základní charakterizace, aplikační oblasti. Principy SC a SI obvodů, obvodový popis - metoda nábojových rovnic.
11. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - princip, postup syntézy, srovnání spojitého a SC filtru.
12. Optimalizace elektronických obvodů a filtrů, definice základních pojmů, obecné metody.
13. Použití genetických evolučních algoritmů pro optimalizaci spojitě i diskrétně pracujících obvodů, kombinace metod.
2. Struktury moderních analogových obvodů a jejich vlastnosti. Symbolická analýza dominantních vlastností.
3. Analýza složitějších elektronických struktur s tranzistory: metoda dělení řetězce.
4. Základní obvodová struktura OZ, návrh vnitřního zapojení, odvození základních vlastností, simulace.
5. Návrh a implementace výkonového zesilovač ve třídě AB na tranzistorové úrovni.
6. Kmitočtové filtry, charakterizace vlastností, postup návrhu. Kmitočtové transformace, normování.
7. Metody aproximace modulové charakteristiky NDP. Besselova, Butterworthova a Čebyševova aproximace, eliptické filtry - inverzní Čebyševova a Cauerova aproximace, postup návrhu, vlastnosti.
8. Možnosti realizace elektrických filtrů: pasivní realizace - LC struktury, aktivní filtry - simulace LC prototypu, kaskádní syntéza, realizace pomocí OZ.
9. Implementace spojitě pracujících filtrů vhodná pro monolitickou integraci. Struktury založené na OTA-C, použití proudových konvejorů a dalších prvků.
10. Diskrétně pracující obvody: základní charakterizace, aplikační oblasti. Principy SC a SI obvodů, obvodový popis - metoda nábojových rovnic.
11. Filtry se spínanými kapacitory (SC) - princip, postup syntézy, srovnání spojitého a SC filtru.
12. Optimalizace elektronických obvodů a filtrů, definice základních pojmů, obecné metody.
13. Použití genetických evolučních algoritmů pro optimalizaci spojitě i diskrétně pracujících obvodů, kombinace metod.
Osnovy cvičení
1. Úvod. Symbolická analýza elektronických obvodů v programu Maple.
2. Aplikace modifikované metody uzlových napětí.
3. Kombinované tranzistorové zesilovací stupně.
4. Symbolická a numerická analýza dominantních vlastností vnitřní struktury operačního zesilovače.
5. Laboratorní měření vlastností tranzistorového výkonového zesilovače pracujícího ve třídě AB.
6. Analýza LTI obvodů v kmitočtové a časové oblasti. Kmitočtové transformace.
7. Výpočet základních aproximací elektrických filtrů, ověření výsledků v návrhovém systému.
8. Návrh ARC filtru typu DP a analýza jejich vlastností.
9. Laboratorní měření měření parametrů ARC filtru.
10. Syntéza ARC filtru založeného na struktuře OTA-C metodou funkční simulace LC prototypu, analýza vlastností výsledné struktury.
11. Analýza periodicky spínaných elektronických obvodů metodou nábojových rovnic.
12. Návrh a analýza bikvadratické sekce technikou spínaných kapacitorů..
13. Laboratorní měření parametrů filtru se spínanými kapacitory.
14. Konzultace, zápočet.
2. Aplikace modifikované metody uzlových napětí.
3. Kombinované tranzistorové zesilovací stupně.
4. Symbolická a numerická analýza dominantních vlastností vnitřní struktury operačního zesilovače.
5. Laboratorní měření vlastností tranzistorového výkonového zesilovače pracujícího ve třídě AB.
6. Analýza LTI obvodů v kmitočtové a časové oblasti. Kmitočtové transformace.
7. Výpočet základních aproximací elektrických filtrů, ověření výsledků v návrhovém systému.
8. Návrh ARC filtru typu DP a analýza jejich vlastností.
9. Laboratorní měření měření parametrů ARC filtru.
10. Syntéza ARC filtru založeného na struktuře OTA-C metodou funkční simulace LC prototypu, analýza vlastností výsledné struktury.
11. Analýza periodicky spínaných elektronických obvodů metodou nábojových rovnic.
12. Návrh a analýza bikvadratické sekce technikou spínaných kapacitorů..
13. Laboratorní měření parametrů filtru se spínanými kapacitory.
14. Konzultace, zápočet.
Literatura
1. Gray P.R., Hurst P.J., Lewis S.H.. Meyer R.G.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2009, ISBN: 978-0470245996
2. Schaumann, R., Valkenburg, M.E.V.: Design of Analog Filters. Oxford University Press, 2001.
3. Bičák J., Laipert M., Vlček M.: Lineární obvody a systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007, ISBN 978-80-01-03649-5
2. Schaumann, R., Valkenburg, M.E.V.: Design of Analog Filters. Oxford University Press, 2001.
3. Bičák J., Laipert M., Vlček M.: Lineární obvody a systémy, Vydavatelství ČVUT, Praha 2007, ISBN 978-80-01-03649-5
Požadavky
None