Detail předmětu

Návrh analogových integrovaných obvodů

FEKT-BPC-NAOAk. rok: 2025/2026

Základní rozdělení integrovaných obvodů.

Problematika návrhu integrovaných obvodů, metodologie návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody.

Základní pracovní režimy tranzistorů MOS, modely tranzistorů MOS.

Návrh a simulace základní bloků analogových IO (proudová zrcadla, referenční obvody, koncové stupně, zesilovače, OTA).

Postupy a pravidla pro návrh topologií (masek) analogových IO.

Využití pokročilých programových balíků (Cadence) pro procvičení komplexního návrhu analogových IO.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

U studenta se předpokládají základní znalosti v oblasti elektronických součástek (zejména tranzistorů, rezistorů a kapacitorů) a dále pak znalosti principů základních analogových obvodů (tranzistorový zesilovač, operační zesilovač, zpětná vazba apod.).

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Bodové hodnocení je rozděleno následujícím způsobem:

- maximálně 30 bodů za protokoly z počítačových cvičení,

- až 10 bodů za půlsemestrální test,

- maximálně 60 bodů za semestrální zkoušku, které je rozdělena na písemnou (45 bodů) a ústní část (15 bodů).

Počítačová cvičení jsou povinná. Řádně omluvená absence na cvičení může být nahrazena po domluvě s vyučujícím.

Učební cíle

Cílem je seznámit studenty s problematikou procesu vzniku integrovaného obvodu (IO) v technologii CMOS, návrhem základních bloků IO a jejich topologie.
Absolvent předmětu je schopen:

- popsat jednotlivé kroky procesu výroby IO v technologii CMOS,

- popsat základní postupy v procesu návrhu IO,

- popsat základní strukturu čipu resp. tranzistoru na čipu,

- navrhnout a verifikovat základní bloky analogových IO (proudové zrcadlo, reference, tranzistorové zesilovače, koncové stupně),

- navrhnout a ověřit základní parametry struktury operačního zesilovače (OZ) a operačního transkonduktančního zesilovače OTA.

Studijní opory

Pro předmět jsou připraveny:

- elektronické texty pro přednášky a cvičení,

- prezentace pro přednášky a cvičení.

Základní literatura

KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů - počítačová cvičení. 2014. s. 1-35. (CS)
KLEDROWETZ, V.; HÁZE, J. Návrh analogových integrovaných obvodů. 2015. s. 1-122. (CS)

Doporučená literatura

Allen, P., E., Holberg, D., R. CMOS analog circuit design, 3rd Edition, Oxford Univ. Press, 2012, ISBN: 978-0199937424 (EN)
Baker, J.R.: CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation (IEEE Press Series on Microelectronic Systems) 4th Edition , IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 978-1119481515, 2019 (EN)
Razavi:"Design of analog integrated circuits", McGraw-Hill, ISBN 0-07-238032-2, 2001 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Program BPC-NCP bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
Program BPC-AUD bakalářský
specializace AUDB-TECH , 0 ročník, letní semestr, volitelný
Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
Program BPC-MET bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný, je součástí profilujícího základu
Program BPC-SEE bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
Program BPC-TLI bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Členění integrovaných obvodů. Aspekty návrhu a nároky kladené na analogové integrované obvody. Používané technologie (bipolární, CMOS a BiCMOS) - jejich vlastnosti a srovnání.
Návrh a simulace základní bloků analogových IO (proudové zrcadla a referenční obvody, zesilovače).
Postupy a pravidla pro návrh topologií (masek) analogových IO.
Nové obvodové principy - technika spínaných kapacit a proudů, obvody v proudovém a smíšeném módu.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vilém Kledrowetz, Ph.D.

Osnova

Cvičení na počítačích zaměřená na simulaci a návrh funkčních bloků IO. Využití pokročilých programových balíků (OrCAD PSPICE) pro procvičení komplexního návrhu analogových IO.
Základní charakteristiky tranzistorů MOS.
Referenční obvody.
Proudová zrcadla, aktivní zátěž.
Diferenční zesilovače s pasivní a aktivní zátěží.
Jednoduchý operační transkonduktanční zesilovač.
Dvoustupňový operační zesilovač.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz