Napredni postupci u projektiranju analognih integriranih sklopova

Opis predmeta

Modeli CMOS i bipolarnih tranzistora u simulatorima sklopova. Izvedba integriranih pasivnih elemenata i njihovi modeli. Usporedba CMOS i bipolarne tehnologije. Integracija tehnologija. Tehnike za uparivanje elemenata. Metode za postizanje veće linearnosti i niskog šuma. Osnovni analogni sklopovi koji rade diskretno u vremenu. Elektroničke sklopke i njihove izvedbe u submikrometarskim tehnologijama. Sklopovi za uzorkovanje i zadržavanje signala. Sklopovi s preklapajućim kapacitetima. Komparatori napona. Sklopovske tehnike za smanjenje neidealnosti operacijskih pojačala: napon pomaka, 1/f šum i efekti konačnog pojačanja. Postavljanje specifikacija sklopovskih blokova za sustave mješovitog signala. Primjene u komunikacijama i sklopovima za prikupljanje podataka.

Opće kompetencije

Studenti će se u ovom predmetu upoznati sa složenijim modelima aktivnih i pasivnih elemenata koji se koriste u simulatorima elektroničkih sklopova. Steći će uvid u mogućnosti i ograničenja CMOS i bipolarne tehnologije. Bit će sposobni procijeniti kako skaliranje i integracija tehnologija utječu na karakteristike analognih integriranih sklopova i njihova ograničenja. Naučit će sklopovske tehnike i tehnike fizičkog projektiranja za uparivanje elektroničkih elemenata. Upoznat će se sa zahtjevima na linearnost i faktor šuma sklopovskih blokova unutar elektroničkog sustava. Razumjet će rad analognih sklopova potrebnih za analogno-digitalnu pretvorbu. Upoznat će se sa sklopovima s preklapajućim kapacitetima i njihovim primjenama. Steći će uvid u njihova ograničenja te sklopovske tehnike za njihovo smanjenje.

Ishodi učenja

  1. Primijeniti modele aktivnih i pasivnih elemenata u analizi sklopova na računalu
  2. Procijeniti ograničenja CMOS i bipolarne tehnologije
  3. Analizirati šum i linearnost osnovnih analognih integriranih sklopova
  4. Analizirati rad sklopova s preklapajućim kapacitetima
  5. Primijeniti sklopovske tehnike za eliminaciju napona pomaka
  6. Objasniti sklopovske tehnike za smanjenje neidealnosti operacijskih pojačala
  7. Primijeniti tehnike za izvedbu topologije analognih integriranih sklopova

Oblici nastave

Predavanja

Provjere znanja

Laboratorijske vježbe

Demonstracijske vježbe

Seminari

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Sudjelovanje u nastavi 0 % 20 % 0 % 20 %
Seminar/Projekt 20 % 40 % 20 % 40 %
Međuispit: Pismeni 0 % 20 % 0 %
Završni ispit: Usmeni 20 %
Ispit: Pismeni 50 % 20 %
Ispit: Usmeni 20 %

Tjedni plan nastave

  1. Modeli CMOS i bipolarnih tranzistora u simulatorima sklopova
  2. Integrirane pasivne komponente: otpornici, kondenzatori i zavojnice
  3. Usporedba bipolarnih i CMOS tehnologija. BiCMOS tehnologija. Karakterizacija tehnologija s obzirom na pojačanje, linearnost, šum i uparivanje elemenata.
  4. Linearnost i šum. Proračun faktora šuma i linearnosti u kaskadi.
  5. Linearnost i šum. Primjer radijskog prijemnika. Postavljanje zahtjeva na niskošumno pojačalo i miješalo frekvencije.
  6. Elektroničke sklopke. Tehnike generiranja upravljačkih signala za sklopke. Injekcija naboja kod isključivanja sklopke
  7. Sklopovi za uzorkovanje i zadržavanje signala. Asimetrični i potpuno diferencijski sklopovi. Dimenzioniranje kondenzatora za uzorkovanje signala. kT/C šum.
  8. Sklopovi za uzorkovanje i zadržavanje signala. Tehnike eliminacije napona pomaka. Zahtijevi na karakteristike operacijskog pojačala.
  9. Sklopovi s preklapajućim kapacitetima. Pojačalo, integrator. Primjena u filtrima
  10. Tehnike smanjivanja efekata neidealnosti operacijskog pojačala: konačno pojačanje, napon pomaka i 1/f šum.
  11. Tehnike smanjivanja efekata neidealnosti operacijskog pojačala: konačno pojačanje, napon pomaka i 1/f šum.
  12. Komparatori napona. Operacijsko pojačalo bez povratne veze. Propagacijsko kašnjenje i rezolucija komparatora.
  13. Komparatori velike brzine rada. Eliminacija napona pomaka. Komparatori s pretpojačalom i bistabilom
  14. Primjeri postavljanja specifikacija sklopovskih blokova u složenijim elektroničkim sustavima
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Elektronika (profil)
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)

Literatura

Behzad Razavi (2000.), Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill
P. Gray, P. Hurst, S. Lewis, R. Meyer (2009.), Analysis and Design of Analog Integrated Circuits, Wiley
Behzad Razavi (2011.), RF Microelectronics, Prentice Hall

Izvedba

ID 127249
  Zimski semestar
4 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

88 izvrstan
75 vrlo dobar
62 dobar
50 dovoljan