Applied Electronics - NEVF116

• Title: Aplikovaná elektronika
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2020
• Semester: summer
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: summer s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Additional information: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Guarantor: doc. RNDr. Lubomír Přech, Dr.; doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.; doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.

Annotation

English

Last update: T_KEVF (07.05.2005)

Electronic design of DC power supplies, regulators, switching power supplies and DC/DC converters, DC and AC amplifiers, special purpose amplifiers in physics, applications of operational amplifiers. Passive and active analog filters, oscillators. Special A/D and D/A conversion methods. Fundamentals of electric and nonelectric quantities measurements, low-signal measurement. Electronic measurement devices, oscilloscopes, logical analyzers, spectral and pulse-amplitude analyzers. Standards for data acquisition and measurement systems. Programmable logic and single-chip microcontrollers.

Czech

Last update: T_KEVF (19.03.2003)

Návrh síťových zdrojů, stabilizátorů, impulzních zdrojů, měničů stejnosměrného napětí, stejnosměrných a střídavých zesilovačů, zesilovače pro speciální použití ve fyzice, aplikace s operačními zesilovači. Pasivní a aktivní analogové filtry, oscilátory. Zvláštní metody A/D a D/A konverze. Principy měření elektrických a neelektrických veličin, měření malých signálů. Elektronické měřící přístroje, osciloskopy, logické analyzátory, spektrální a pulzní amplitudové analyzátory. Rozhraní pro sběr a přenos experimentálních dat. Programovatelná logika a jednočipové mikropočítače.

Course completion requirements

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (03.06.2020)

Získání zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Udělení zápočtu je podmíněno průběžnou účastí na výuce, aktivitou při cvičeních a vypracováním zjednodušeného protokolu z měření.

Povaha kontroly studia předmětu vylučuje opakování zápočtu.

Literature

Last update: T_KEVF (28.04.2004)

Seifart M.: Polovodičové prvky a obvody na spracovanie spojitých signálov, Alfa, Bratislava, 1988.

Hamilton D. G., Howard W. G.: Basic Integrated Circuits Engineering, Mc-Graw-Hill Kogakuska, Tokio 1978.

Low level measurements, 4th ed., Keithley, 1992.

J. Hrbáček: Mikrořadiče PIC16Cxx, BEN, 1998.

M. Líška, V. Šulo, J. Strelec: Programovatelná logická pole, Grada, Praha 1993.

Firemní literatura a www stránky, Philips, Texas Instruments, Keithley, Agilent.

Requirements to the exam

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (03.06.2020)

Předmět je zakončen ústní zkouškou.

Požadavky u zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

U zkoušky student dostává typicky 2 dílčí otázky a má 30 min. na přípravu (další doplňující otázky v průběhu zkoušky nejsou vyloučeny).

Syllabus

English

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (03.06.2020)

1. AC circuits
Analysis of AC circuits using Laplace and Fourier transformations. Signal link, source and load impedance matching, reflections and cross-talk.

2. Voltage and current supplies
Electronic design of DC power supplies, regulators, switching power supplies and DC/DC converters. Current and reference voltage supplies.

3. Amplifiers and oscillators
Design of DC and AC amplifiers, special purpose amplifiers in physics - electrometric and impuls amplifiers. Fixed frequency oscillators. Voltage controlled oscillators, frequency synthesizer, phase-lock loop.

4. Linear and nonlinear applications of operational amplifiers (OA)
Output signal amplitude limitation, enhancement of output voltage and current range, power OA. Ideal diode circuit, diode converters. Logarithmic amplifiers, isolation amplifiers.

5. Analog signal processing
Passive and active analog filters - low-pass and high-pass filters, notch, pass-band and stop-band filters. Synchronous detection, narrow-band filtration. Frequency transformation.

6. Special A/D and D/A conversion methods
Accuracy of A/D conversion, noise. Sigma-delta A/D converters. Logarithmic A/D converter. Using pulse-width modulation in D/A conversion.

7. Electric and nonelectric quantities measurement
Fundamentals of electric and nonelectric quantities measurements, low signal measurement. Electronic measurement devices, analog, digital, storage and sampling oscilloscopes, logical analyzers, spectral and pulse-amplitude analyzers. Signal generators.

8. Programmable logic
Programmable logic circuits - introduction and applications. State machines. ASIC, programmable logic devices PAL, GAL, CPLD, FPLA, and examples.

9. Single-chip microcontrollers
Overview of microcontroller families, block diagram architecture and programming.

10. Overview of analog and digital data transmission
Serial buses RS-232, RS-422, RS-485, I2C, SPI. Analog and digital current loops, plug and play sensors (TEDS). Galvanic isolation of electronic blocks.

11. Modular instrumentation and connectivity.
GPIB instrument bus, CAMAC, VME/VXI, NIM, PXI modular instrument platforms.

Czech

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (03.06.2020)

1. Obvody se střídavými signály
Analýza střídavých obvodů pomocí Laplaceovy transformace, Fourierova transformace. Numerická simulace analogových obvodů - SPICE. Přenosová linka, přizpůsobení zdroje a zátěže, odrazy a přeslechy.

2. Zdroje napětí a proudu
Návrh síťových zdrojů, stabilizátorů, impulzních zdrojů, měničů stejnosměrného napětí. Zdroje proudu a referenčního napětí.

3. Zesilovače a oscilátory
Návrh stejnosměrných a střídavých zesilovačů. Zesilovače pro speciální použití ve fyzice - elektrometrické, impulzní apod. Oscilátory pevných kmitočtů. Oscilátory řízené napětím, kmitočtové ústředny, fázový závěs.

4. Lineární a nelineární aplikace s operačními zesilovači (OZ)
Omezení amplitudy výstupního signálu, zvýšení rozsahu výstupních napětí a proudů, výkonové OZ. Obvod ideální diody, diodové měniče. Logaritmické zesilovače. Izolační zesilovače.

5. Zpracování analogového signálu
Pasivní a aktivní analogové filtry - dolnofrekvenční, hornofrekvenční filtry, pásmové propustě a zádrže. Fázová kompenzace. Synchronní detekce, úzkopásmová filtrace. Frekvenční transformace.

6. Zvláštní metody převodu analogových a číslicových signálů
Přesnost A/D převodu a šum. Logaritmický A/D převodník. Sériové D/A převodníky, PWM.

7. Měření elektrických a neelektrických veličin
Principy měření elektrických a neelektrických veličin, měření malých signálů. Měření času/frekvence, čítání událostí. Elektronické měřící přístroje, osciloskopy analogové, digitální, paměťové a vzorkovací, logické analyzátory, spektrální a pulzní amplitudové analyzátory. Generátory signálů.

8. Programovatelná logika
Programovatelné logické obvody - principy a užití. Stavové automaty. Zakázkové IO, programovatelná logika PAL, GAL, CPLD, FPLA, příklady užití.

9. Jednočipové mikropočítače
Přehled typů, bloková architektura a programování.

10. Další rozhraní pro přenos dat analogových a číslicových dat.
Sběrnice RS-232, RS-422, RS-485, I2C, SPI, SpaceWire, CAN. Analogová a digitální proudová smyčka. Chytrá čidla (TEDS). Galvanické oddělení elektronických bloků.

11. Přístrojové sběrnice.
Přístrojové sběrnice GPIB, CAMAC (VME, VXI, NIM, PXI).