Předmět se zabývá diskrétně pracujícími analogovými obvody, jmenovitě obvody se spínanými kapacitory (SC) a spínanými proudy (SI). Vysvětluje metodiku jejich obvodového popisu a odlišnosti od spojitě pracujících obvodů. Seznamuje s problematikou analýzy a simulace těchto obvodů a s dostupnými programovými prostředky. Charakterizuje základní funkční bloky včetně jejich obvodového řešení a reálných vlastností. Pozornost je věnována obvodovému návrhu a jeho optimalizaci, včetně respektování technologických požadavků. Problematika návrhu je ukázána na konkrétním řešení SC a SI filtrů, převodníků a dalších obvodů.

1. Charakteristika diskrétně pracujících analogových soustav. Problémy návrhu diskrétně pracujících analogových soustav. Obecný algoritmus návrhu. Obvodový popis DPAS: porovnání metod popisu, dvojí charakter diskrétně pracující soustavy. „Diskrétní“ obvodový popis. DAS_P1.pdf
    
2. Obvody SC. Základní charakterizace, FB. Obvodový popis SC - 3 úrovně. Diferenční rovnice, analýza metodou uzlových nábojových rovnic. Princip metody, sestavení maticového zápisu, transformace kapacitní matice, obvodové funkce. DAS_P2.pdf
    
3. Obvodové funkce SC obvodů – dokončení. Analýza obvodů SC v časové oblasti. Programové prostředky. Dvojpólové funkční bloky SC obvodů. Nábojová impedance, aproximace přechodové odezvy spojitě pracujícího obvodu diskrétně pracujícím obvodem SC. Simulace obvodových prvků v soustavách SC.
    
4. Dvojbranové funkční bloky SC. Problémy převodu spojitě pracujících obvodů na SC. Integrátory SC – přehled, bezeztrátové a ztrátové integrátory.
    
5. Analýza a simulace obvodů s modely reálných prvků. Metody pro řešení ve frekvenční oblasti. Programové prostředky. Simulace v časové oblasti.
    
6. Diskrétně pracující selektivní obvody. Metody řešení. Možnosti realizace strukturami SC.
   Transformace p <=> z: základní, odvozené. Vliv transformací na přenosové vlastnosti obvodu.
    
7. Návrh bikvadů SC. Výchozí blokové uspořádání, základní algoritmus návrhu. Heuristický postup s univerzálními bloky 1.řádu. (Schaumann). Optimalizace návrhu. Kaskádní syntéza.
    
8. Funkční simulace LC prototypu soustavou SC. Princip řešení, odvození obvodové struktury. Možnosti řešení složitějších větví.
    
9. Funkční simulace LC prototypu – pokračování. Dynamická optimalizace. Podmínky "přesného" návrhu při použití nebilineárních FB. Předzkreslení LC prototypu.
    
10. Obvody SI – princip, funkce, obvodový popis. Popis SI obvodů diferenčními rovnicemi. Základní funkční bloky SI obvodů.
     
11. Simulace idealizovaných obvodů SI, modely prvků, aplikace metody uzlových napětí upravené pro analýzu vícefázových diskrétně pracujících soustav, modifikace metody uzlových nábojových rovnic. Programové prostředky. Porovnání obvodů SI a SC.
     
12. Simulace pasivních obvodových prvků v soustavách SI. Obvody OTA-SI. Simulace syntetického obvodu RCL.
     
13. Přímá syntéza diskrétně pracujících filtrů v oblasti z. Simulace filtrů IIR a FIR. Speciální aplikace.
     
14. Obecné metody optimalizace návrhu SC a SI obvodů. Metoda ekvivalentních citlivostí. Vazba na technologické podmínky. Zhodnocení vlastností diskrétně pracujících analogových soustav.
     

1. Uvedení do práce s Maple - maple_uvod1.html, maple_uvod2.html a zdrojové soubory maple_uvod1.mws, maple_uvod2.mws. Samostatná úloha uloha01.mws.
    
2. Popis základních obvodů SC diferenčními rovnicemi. Transformace diferenčních rovnic do roviny z. Metoda uzlových nábojových rovnic – úvod sc_uvod.pdf.
    
3. Metoda uzlových nábojových rovnic – výpočty obvodových funkcí. Knihovna PraCAn (zrojový soubor PraCAn_in.mws) pro program Maple. Příklad pro cvičení cviceni03.mws.
    
4. Návrh a simulace soustavy se syntetickými prvky SC.
    
5. Vliv reálných vlastností prvků, WinSpice - winspice.pdf, pr01.cir, pr02.cir, pr03.cir, pr04.cir, sclp.cir.
    
6. Transformace p <=> z  - pz.pdf, nds_pzn.mws, pztrans.mws
    
7. Návrh bikvadu SC, simulace navrženého zapojení - scbiquad1.mws, scbiquad2.mws, scbiquad3.mws, scbiquad4.mws, scbiquad5.mws, scbiquad6.mws.
    
8. Laboratorní měření - SC vlastností obvodů na laboratorním přípravku. Postup měření je uveden v návodu na měření.
    
9. Simulace LC prototypu obvodem SC.
    
10. Funkční bloky SI a jejich popis diferenčními rovnicemi. Odvození vlastních zapojení FB.
     
11. Aplikace metody uzlových napětí pro obvody SI. Programové prostředky – použití knihovny PraCAn pro řešení obvodů SI. Návrh a analýza vybraných obvodů SI.
     
12. Návrh bikvadu SI. Řešení s integrátory a diferenciátory. Kaskádní syntéza.
     
13. Návrh filtru SI, simulace s ohledem na reálné vlastnosti.
     
14. Rezerva. Zápočty.
     

Zpracování samostatných úloh ze cvičení.

Zkouška: