Linearna elektronika

Opis predmeta

Dvovhodna vezja. Napetostno in tokovno ojačenje. Ojačenje moči. Vhodna in izhodna admitanca. Recipročnost, aktivnost, pasivnost, absolutna stabilnost in potencialna nestabilnost linearnih elektronskih vezij. Sistematično pisanje enačb vezja.

Modeli nelinearnih elektronskih komponent za majhne signale. Delovna točka nelinearnih vezij. Nelinearna popačenja. Model vezja za majhne signale. Orientacije bipolarnega tranzistorja: skupni emitor, skupna baza in skupni kolektor. Orientacije unipolarnih tranzistorjev: skupni izvor, skupna vrata in skupni ponor. Darlingtonova vezava, kaskodni ojačevalnik in diferencialni ojačevalnik.

Prevajalna funkcija. Poli in ničle linearnega sistema. Bodejev diagram. Spodnja frekvenčna meja. Nelinearne kapacitivnosti v linearni elektroniki. Modeliranje tranzistorjev pri visokih frekvencah. Millerjeva preslikava. Zgornja frekvenčna meja.

Linearni sistemi s povratno vezavo. Povratna vezava v linearni elektroniki. Lastnosti vezij s povratno vezavo. Stabilnost in Nyquistov kriterij. Fazni in amplitudni razloček.

Sinusni oscilatorji. Prehodni pojav in poli linearnih sistemov. Zagon oscilatorja, nihanje s konstantno amplitudo. Barkhausenov pogoj. Analiza oscilatorjev.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta Linearna elektronika je študentu podati osnovna znanja potrebna za analizo, sintezo in vrednotenje linearnih elektronskih vezij. Študent se seznani z linearizacijo kot orodjem za analizo linearnih vezij izvedenih z nelinearnimi komponentami. Spozna orientacije tranzistorjev in vezave, ki se uporabljajo v linearnih vezjih, vpliv kapacitivnosti na spodnje in zgornje frekvenčne meje, učinke povratne vezave in pojem stabilnosti vezij. Študenti pridobijo izkušnje z analiziranjem in meritvami linearnih vezij. Predmet daje teoretične osnove za delo na področju načrtovanja diskretnih in integriranih analognih elektronskih vezij.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih so predstavljene teoretične osnove in rešitve preprostih primerov. Študentom je na voljo literatura s podrobno vsebino. V okviru laboratorijskih vaj analizirajo zahtevnejša vezja. Znanje poglobijo z meritvami različnih linearnih vezij.

Predvideni študijski rezultati

Po opravljenem izpitu naj bi študent znal:

-računati s četveropolnimi parametri

-sistematično zapisati enačbe vezja

-linearizirati nelinearne elemente

-zgraditi in analizirati linearizirani model vezja

-izbrati ustrezno orientacijo tranzistorja oz. vezavo tranzistorjev za izvedbo ojačevalnika, napetostnega ali tokovnega vira

-analizirati vpliv kapacitivnosti na spodnje in zgornje frekvenčne meje vezja

-analizirati vpliv povratne vezave

-analizirati linearne oscilatorje

-meriti osnovne lastnosti linearnih vezij

Reference nosilca

BÜRMEN, Arpad, STRLE, Drago, BRATKOVIČ, Franc, PUHAN, Janez, FAJFAR, Iztok, TUMA, Tadej. Automated robust design and optimization of integrated circuits by means of penalty functions. AEÜ, ISSN 1434-841 [Print ed.], 2003, 57, no. 1, str. 47-56.
BÜRMEN, Arpad, PUHAN, Janez, TUMA, Tadej. Grid restrained Nelder-Mead algorithm. Computational optimization and applications, ISSN 0926-6003. [Print ed.], Jul. 2006, vol. 34, no. 3, str. 359-375.
TUMA, Tadej, BÜRMEN, Arpad. Circuit simulation with SPICE OPUS : theory and practice, (Modeling and simulation in science, engineering and technology). Boston; Basel; Berlin: Birkhäuser, cop. 2009.
BÜRMEN, Arpad, OLENŠEK, Jernej, TUMA, Tadej. Mesh adaptive direct search with second directional derivative-based Hessian update. Computational optimization and applications, ISSN 0926-6003. [Print ed.], Dec. 2015, vol. 62, no. 3, str. 693-715.
FAJFAR, Iztok, PUHAN, Janez, BÜRMEN, Arpad. Evolving a Nelder-Mead algorithm for optimization with genetic programming. Evolutionary computation, ISSN 1063-6560, 2016, vol. , no. , str. 1-23.

Temeljni viri in literatura

Bürmen, Arpad, Linearna elektronika, Založba FE in FRI, 2012.
Naemen, D. A, Microelectronics: circuit analysis and design, McGraw-Hill, 2010.