Detail předmětu
Řídicí elektronika
FSI-RRL Ak. rok: 2021/2022 Zimní semestr
Bipolární tranzistory – popis, princip, tranzistrorový jev, pravidla pro pochopení řešení stejnosměrných obvodů s bipolárními tranzistory, analýza bipolárního tranzistoru ze střídavého hlediska, definice h-parametrů, náhradní schéma ze střídavého hlediska, jednostupňové zesilovače SE, SE + neblokovaný emitorový odpor, SE selektivní, SE s aktivní zátěží, SC, SB – analýza, vlastnosti, postup návrhu, dvojčinné emitorové sledovače, zdroj proudu s bipolárním tranzistorem, proudové zrcadlo, bipolární tranzistory ve spínacím režimu – minimalizace spínacích a vypínacích zpoždění, antisaturační dioda, unipolární tranzistory, princip, vlasstnosti, lineární a spínací režim, lineární stabilizátory paralelní a sériové – varianty zapojeníí, vysvětlení činnosti, vlastnosti, postupy návrhu, operační zesilovače – podrobný popis chování, statické a dynamické parametry, lineární obvody s operačními zesilovači – invertující zapojení (zesilovače, filtry, regulátory různých typů), neinvertujíící zapojení (zesilovače, filtry, regulátory), diferenční zapojení, sumační zesilovač, PI a PID regulátory, zvláštní zapojení s operačními zesilovači, převodníky napětí na proud a proudu na napětí, nelineární obvody s operačními zesilovači – operační usměrňovače, omezovače řízené a neřízené, komparátory – základní zapojení – vlastnosti, potlačení parazitního překlápění vlivem rušení, komparátor se sčítacími odpory, komparátory s hysterezí – princip, výpočet, vlastnosti, komparátor s dynamickou hysterezí – vysvětlení, princip, vlastnosti, zapojení s otevřeným kolektorem – vysvětlení, použití, převodníky logických úrovní signálů (CMOS, TTL a další), harmonické oscilátory – se záporným diferenciální odporem a zpětnovazební – podmínky vzniku oscilací, různá zapojení RC a LC oscilátorů.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Student se naučí provádět analýzu i syntézu různých zapojení s bipolárnímii a uniporárními tranzistory v lineárním i spínacím režimu, dále lineárních i nelineárních zapojení s operačními zesilovači a zapojení s komparátory. V laboratorních cvičeních se kromě výše uvedeného naučí také práci s laboratorními zdroji, měřicími přístroji, generátory signálů, s osciloskopem a s páječkou.
Prerekvizity
Z oblasti aplikované matematiky musí mít student tyto předchozí znalosti: – Využívat a aplikovat matematické operace s komplexními čísly ve složkovém i polárním tvaru (sčítání, odečítání, násobení, dělení dvou čísel, absolutní hodnota, usměrňování komplexního zlomku). – Aplikovat základní principy integrálního a diferenciálního počtu funkce jedné proměnné (popis funkce cívky, tj. indukční zákon v diferenciálním a integrálním tvaru, podobně popis funkce kondenzátoru). Z teoretické elektrotechniky musí mít student tyto předchozí znalosti: – Definovat reaktanci a susceptanci kondenzátoru. – Definovat ireaktanci a susceptanci cívky. – Prakticky umět využívat a aplikovat následující nástroje pro analýzu a syntézu elektrických obvodů: 1. Kirchhoffův zákon, 2. Kirchhoffův zákon, Ohmův zákon, napěťový přenos děliče sestaveného ze dvou libovolných impedancí, výpočet paralelní kombinace dvou impedancí, Theveninova věta.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Přednášky probíhají s velmi výraznou podporou Power-Pointu. Studenti mají soubor v Power-Pointu k dispozici (navíc, kromě el. učebních textů). Cvičení se střídají numerická a laboratorní. V laboratorních cvičeních studenti měří pomocí osciloskopu několk laboratorních úloh (elektronických obvodů). Studenti mají k dispozici el. text: sbírka cca 50-ti řešených příkladů.
Způsob a kritéria hodnocení
laboratorní cvičení 20 bodů
semestrální test 10 bodů
závěrečná zkouška 70 bodů
Jazyk výuky
čeština
Cíl
Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh analogových elektronických obvodů používaných v průmyslu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na numerických a laboratorních cvičeních je povinná.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský
obor ---: bez specializace, 5 kredity, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Pasivní obvodové prvky R,L,C, lineární/nelineární, parametrické/neparametrické.
2. Parametrické prvky jako snímače neelektrických veličin.
3. Základní zákony a pravidla pro řešení lineárních elektrických obvodů.
4. Přenosové čtyřpóly, dvojbrany. Základní přenosové parametry. Konkrétní pasivní dvojbrany RC, RLC, transformátor napětí, transformátor proudu.
5. Bipolární a unipolární tranzistory – nastavení ss. pracovního bodu, h-parametry. Zapojení: SE, SC, SB, rozdílový zesilovač, kaskody, proudová zrcadla.
6. Vnitřní struktura operačních zesilovačů.
7. Lineární zapojení s operačními zesilovači.
8. Nelineární zapojení s operačními zesilovači.
9. Digitální obvody kombinační, sekvenční.
10. Syntéza kombinačních obvodů.
11. Syntéza sekvenčních obvodů.
12. D/A převodníky.
13. A/D převodníky.
Laboratorní cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Tranzistory bipolární, unipolární. Lineární režim.
Tranzistory – spínací režim.
Vnitřní struktura operačních zesilovačů (OZ).
Zapojení s OZ – lineární obvody.
Zapojení s OZ – nelineární obvody.
Zapojení s OZ – zvláštní obvody.
Vnitřní struktura digitálních obvodů TTL, CMOS.
Digitální obvody kombinační.
Digitální obvody sekvenční.
Paměti.
A/D převodníky.
D/A převodníky.
Zvláštní obvody.