Počet kreditů 6
Vyučováno v Zimní
Rozsah výuky 2P+2C
Garant předmětu
Přednášející
Cvičící

Cílem předmětu je seznámit studenty s novými směry a koncepcemi v řešení analogových obvodů, s důrazem na aplikace v periferiích digitálních systémů. Důraz je kladen na návrhové postupy a implementaci ve strukturách zakázkových integrovaných obvodů (ASIC). Jsou diskutovány soudobé návrhové trendy, včetně otázky analýzy a testování analogových a smíšených obvodů. Předmět poskytuje znalosti pro vývoj a návrh elektronických systémů, se zohledněním aspektů současných výrobních technologií integrovaných obvodů.

  1. Současná analogová technika a její uplatnění. Nové principy v řešení spojitě i diskrétně pracujících analogových soustav, obvody v proudovém módu - základní FB. Výběr a specifika funkčních bloků pro zakázkové IO (ASIC).
  2. Model polovodičové diody, teplotní závislosti, šumový model. Gummel-Poonův model bipolárního tranzistoru. Modelování mikrovlnných tranzistorů.
  3. Rozšířený model JFET Schichmana a Hodgese. Charakteristické teplotní a šumové vlastnosti JFET. Modely MESFET/pHEMT.
  4. Technologický základ modelů MOSFET, odvoditelnost parametrů z technologie a jejich automatický přepočet se změnou rozměru. Modely BSIM a EKV a jejich vzájemné porovnání, identifikace parametrů modelů.
  5. Proudová ZV, zesilovač CFOA. Porovnání soustav s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou. Obvody v proudovém módu, principy jejich návrhu. Přidružená transformace, translineární princip.
  6. Aktivní prvky pro proudový režim a jejich řešení elementárními FB. Odvozené FB vyšších řádů. Nelineární prvky - násobičky, tvarovače, modulátory. Obvodové řešení, parametry.
  7. Mikropříkonové obvody - principy řešení, vlastnosti. Úvod do charakterizace integrovaných systémů a knihoven v podprahovém režimu. Návrh napěťových a proudových referenčních zdrojů pro struktury ASIC.
  8. Diskrétně pracující obvody: obvodový popis SC a SI obvodů, vlastnosti základních funkčních bloků, parazitní vlivy na chování spínaných obvodů, možnosti počítačové analýzy reálných vlastností.
  9. Technologické a obvodové požadavky na SC a SI obvody (kapacitory, spínače, OZ, spínací kmitočet). Vliv reálných vlastností, průnik hodinového signálu, šum. Možnosti korekce chyb.
  10. Obvody pro spínaný power management, obvodová řešení DC/DC konvertorů. Principy zpětnovazební regulace spínaných soustav, aplikační příklady.
  11. Nábojové pumpy a metody jejich návrhu. Obvodová řešení, možnosti analýzy a simulace ve strukturách ASIC.
  12. Obvody pro pulzní modulaci. Modulátory Sigma-Delta, vlastnosti, implementace.
  13. Převodníky D/A a A/D ve strukturách ASIC. Základy modelování, simulace a testování parametrů.

  1. Seznámení s laboratoří, bezpečnost. Vstupní test, úvod k Maple.
  2. Řešení operačních sítí. Porovnání vlastností sítí s napěťovou a proudovou zpětnou vazbou.
  3. EKV model MOS tranzistoru pro nízkonapěťové aplikace s malým příkonem. Návrh OTA a OZ, optimalizace hlavních parametrů. Obvodové řešení proudového konvejoru a CFOA.
  4. Obvodové řešení transkonduktančního zesilovače a proudového konvejoru. Úvod do systému Mentor Graphics.
  5. Návrh obvodů napěťové a proudové reference - odvození a simulace.
  6. Návrh a simulace mikropříkonových obvodů - obvod nízkopříkonové napěťové reference.
  7. Návrh filtrů OTA-C: bikvadratické sekce a jejich návrh.
  8. Popis SC a SI obvodů diferenčními rovnicemi. Analýza a simulace SC a SI obvodů. Knihovna PraCAn.
  9. Návrh a simulace bikvadu SC. Návrh filtru SC pomocí FCADu.
  10. Minimalizace vlivu reálných vlastností obvodů SI a SC.
  11. Laboratorní cvičení - návrh a měření filtru SC.
  12. Návrh a simulace nábojové pumpy.
  13. Obhajoby semestrálních prací.
  14. Obhajoby semestrálních prací, zápočty.

1. Sanssen, W.M.C.: Analog Design Essentials. Springer, U. S., 2006
2. Gray, P. R., Hurst, P.J., Lewis, S.H.: Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons, U.S., 2001
3. Burns, M., Roberts, G. W.: An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement. Oxford University Press, New York 2001

Rozvrh předmětu
Po
Út
St
Čt
PřednáškyCvičení