Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Az analóg CMOS áramkörtervezés alapjai

    A tantárgy angol neve: Basic Analog CMOS design

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. április 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak
    Mérnök informatikus szak
    Szabadon választható tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEAV93 6,7, 2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ress Sándor László, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Ress Sándor

    Egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    Dr. Gärtner Péter

    c. egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektronika
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM
    (Kepzes("5N-08")
    VAGY
    Kepzes("5N-A8")
    VAGY
    Kepzes("5N-M8") )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    7. A tantárgy célkitűzése

    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.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    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

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás, laboratóriumi bemutatók

    10. 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.

    11. Pótlási lehetőségek

    Pótzh-t az utolsó oktatási héten, pót-pótzh-t a pótlási héten lehet írni.

    A házifeladat pótlás jelleggel a pótlási héten beadható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

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

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra28
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése8
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés 
    Összesen60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Ress Sándor

    Egyetemi docens

    Elektronikus Eszközök Tsz

    Dr. Gärtner Péter

    Egyetemi adjunktus

    Elektronikus Eszközök Tsz