Az analóg CMOS áramkörtervezés alapjai

Basic Analog CMOS design

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Az analóg CMOS áramkörtervezés alapjai

Basic Analog CMOS design

Tantárgykód

BMEVIEEAV93

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

félévközi érdemjegy

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Ress Sándor László

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: ress.sandor@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

—

Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

1. előadás

A CMOS technológia áttekintése. Alkatrészkészlet. Problémák a mély szubmikron tartományban.

A tolerancia kocka. Paraméterszórás, DAP és TAP. Tervezés gyárthatóságra.

2. előadás

A MOS tranzisztorok karakterisztikái:

DC karakterisztikák, kisjelű helyettesítő képek és paraméterek áttekintése.

Egyszerű modellek tájékoztató kézi számításokhoz, ezek értékelése.

Számítógépi szimulációs modellek.

Szimulációs kérdések:

Analóg áramkörszimuláció elvi kérdései.

Modern MOS modellek, a paraméterek kinyerése mérésekkel.

Mixed-mode szimuláció.

3. előadás

Az alapvető erősítő kapcsolások rövid bemutatása.

Tipikus analóg részáramkörök:

áramtükör, alapáramkör és javított változatok,

4. előadás

Az áramtükör, mint erősítők (aktív) munkaellenállása.

A közös gate-es kapcsolás speciális tulajdonságai.

5. előadás

Kaszkód struktúrák.

Ellenütemű (push-pull) erősítők, az inverter mint erősítő.

6. előadás

Differenciál páros: erősítés, közös módus elnyomás (CMRR), DC működési tartomány.

A műveleti erősítő (OpAmp):

áramköri felépítés és a működés alapjai,

kivezérlési tartomány a bemeneten valamint a kimeneten (rail-to-rail).

7. előadás

OpAmp optimalizálási lehetőségei:

nagy erősítés,

nagy kimeneti áramterhelés,

kis zaj,

kis tápfeszültség,

kis fogyasztás.

Szimmetrikus kimenet, közös módus beállítás.

8. előadás

OpAmp: Frekvenciafüggés, fázistartalék és kompenzálása.

Gyakorlati kérdések: a bemeneti offset és kompenzálása.

9. előadás

Műveleti erősítők precíziós visszacsatolt alkalmazásokban.

Termikus és layout kérdések.

Erősítő osztályok: hatásfok és torzítás.

10. előadás

Abszolút feszültségreferencia: Band-gap reference áramkör.

Szorzó és keverő áramkörök.

11. előadás

Mintavevő és tartó áramkörök.

Kapcsolt kapacitású erősítők.

12. előadás

Órajel-vezérelt analóg komparátor.

Becslés a komparálás sebességére.

13. előadás

Digitális vezérlésű áramgenerátor

Tápfeszültség ellátás: DC-DC konverterek.

14. alkalom

ZH írás

A tantárgy célkitűzése: A tantárgy legfontosabb célja egy analóg áramkörös szemlélet kialakítása, amelyhez a CMOS IC-k alapvető analóg áramköri technikája szolgáltatja az alapot. A hallgatók megtanulnak kapcsolási rajzot olvasni, a kapcsolási rajzból minimális kiegészítő információk alapján áramköri részletek (esetleg az egész áramkör) funkcióját identifikálni, munkaponti beállításokat megbecsülni. Ehhez meg kell ismerkedjenek az analóg CMOS alapáramkörök egyszerű közelítő, tájékoztató „kézi“ számítási módszereivel és azok korlátaival. Megtanulják, hogy a becsült adatokkal beállított áramkört hogyan lehet szimulációval „finomhangolni“, az elérhető optimális tulajdonságokat a szimulátor segítségével „lekérdezni“. Ennek érdekében kitérünk a szimulátorok képességeinek és lehetőségeinek a bemutatására és az aktív eszközök modellezési kérdéseire is.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Előadás, laboratóriumi bemutatók

Tanulástámogató anyagok

Online források

Gärtner Péter: Analóg; áramkörtervezés a mikroelektronikában - Segédlet az előadások; anyagához. EET belső jegyzet.

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Elektronika

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Elektronika

Általános szabályok

Követelmények: A szorgalmi időszakban: A félév során egy db. zárthelyit íratunk az utolsó előtti oktatási héten, valamint egy számítás jellegű házi feladatot adunk ki a 7. héten. Ennek beadása a 13. héten esedékes. Pótlási lehetőségek: Pótzh-t az utolsó oktatási héten, pót-pótzh-t a pótlási héten lehet írni. A házifeladat pótlás jelleggel a pótlási héten beadható.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.