čeština

6

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen: – Vyjmenovat pasivní obvodové prvky R,L,C, lineární/ nelineární, parametrické/neparametrické a popsat vlastnosti. – Využít parametrické prvky ke konstrukci snímačů neelektrických veličin (teploty, mech. tlaku ...). – Vyjmenovat základní zákony a pravidla pro řešení lineárních elektrických obvodů a využít je k řešení obvodů. – Vyjmenovat a definovat základní přenosové parametry přenosových dvojbranů. – Vypočítat a nakreslit amplitudovou i fázovou charakteristiku konkrétních pasivních dvojbranů typu RC, RLC. – Spočítat a nastavit stejnosměrný pracovní bod bipolárního tranzistoru v libovolném zapojení. – Vyjmenovat a definovat h-parametry bipolárního tranzistoru. – Spočítat napěťové zesílení a vstupní impedanci bipolárního tranzistoru v zapojeních: SE, SE+Re, SC, SB. – Znázornit zapojení a vysvětlit funkci rozdílového zesilovače, proudového zrcadla a zdroje konstantního proudu. – Znázornit vnitřní strukturu jednoduchého operačního zesilovače a vysvětlit princip činnosti. – Znázornit následující lineární obvody s operačními zesilovači: P, I, D, PI. Vypočítat jejich přenosové vlastnosti ve frekvenční i časové oblasti, nakreslit amplitudové a frekvenční charakteristiky. – Vysvětlit rozdíl mezi digitálními obvody kombinačními a sekvenčními. – Vyjmenovat axiomy a věty Booleovy algebry. Prakticky je umět využít k minimalizaci logických výrazů. – Vytvořit logický výraz z logické tabulky. – Sestavit logický kombinační obvod zadaný logickým výrazem. – Vyjmenovat základní typy sekvenčních logických obvodů. – Vyjmenovat základní typy bistabilních klopných obvodů RS, RST, JK, D. Popsat jejich vlastnosti a funkci. – Popsat princip D/A převodníků. – Vyjmenovat základní typy A/D převodníků. V laboratorních cvičeních student měří a pomocí osciloskopu analyzuje signály v různých elektronických obvodech. Každý obvod (tj. každá úloha) je realizován na desce plošných spojů tak, jak je tomu ve skutečné technické praxi. Student se naučí následující dovednosti: – Ovládat a používat základní měřicí přístroje v elektronické laboratoři: osciloskop, signálový generátor, laboratorní zdroje. – Změřit vlastnosti fázového závěsu s obvodem 4046. – Změřit přenosové vlastnosti operačního zesilovače v invertujícím a neinvertujícím zapojení: P, P + zpětnovazební dolní propust 1. řádu, sledovač. – Změřit přenosové vlastnosti aktivní dolní propusti 2. řádu s operačním zesilovačem. – Změřit statické a dynamické vlastnosti signálového tranzistoru ve spínacím režimu. Obvodově navrhnout optimální budicí obvod tranzistoru ve spínacím režimu. – Změřit a analyzovat statické a dynamické vlastnosti operačního zesilovače zapojeného jako komparátor bez nebo s hysterezí. Realizovat oscilátor pomocí komparátoru s hysterezí. – Změřit a analyzovat vlastnosti operačního zesilovače zapojeného jako integrátor. Využít integrátor k realizaci generátoru trojúhelníkového signálu. Sestavit pomocí něho PWM modulátor. – Změřit statické vlastnosti zdroje konstantního proudu s bipolárním tranzistorem. Sestavit pomocí něho generátor pilového napětí. – Popsat funkci a zapojení D/A převodníku DAC08, programovatelného čítače CMOS 4029 a paměti Intel 27C64.

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). Student, který si zapíše předmět, musí mít tyto předchozí znalosti: – Definovat impedanci, reaktanci a admitanci kondenzátoru. – Definovat impedanci, reaktanci a admitanci 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.

Přednášky probíhají s velmi výraznou podporou Power-Pointu. Studenti mají soubor v Power-Pointu k dispozici (navíc, kromě el. učebních textů). V laboratorních cvičeních studenti měří pomocí osciloskopu 11 laboratorních úloh (elektronických obvodů). Numerická cvičení neexistují – místo nich má student k dispozici el. text: sbírka cca 50-ti řešených příkladů.

8 x 3 body = 24 bodů za 8 laboratorních úloh. 76 bodů u zkoušky. 100 bodů celkem.

Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh řídicích analogových a digitálních obvodů.

Účast na cvičení je povinná.

Program B3A-P: Aplikované vědy v inženýrství, bakalářský
obor B-MET: Mechatronika, povinný

39 hod., nepovinná

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

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.