EGOROV, G. Kmitočtové filtry s fraktálními dvojpóly [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Tato experimentálně zaměřená bakalářská práce se zabývá analýzou, návrhem a ověřením funkce analogových fázovačů signálu. Tyto fázovače se vyznačují možností volby asymptotické hodnoty výchozího a konečného (ve smyslu kmitočtů) fázového posuvu mezi výstupním a vstupním signálem. Tato vlastnost je umožněna přítomností alespoň jednoho obvodového prvku (dvojpólu) necelistvého řádu. Po nezbytném nastudování problematiky si student nejprve úspěšně navrhl a prakticky realizoval několik fraktálních kapacitorů. Vycházel přitom z existujícího návrhového programu v Matlabu, který umožňuje snadno získat aproximace fraktálních kapacitorů pomocí pasivní RC struktury. Jednotlivé fázovače signálů pak student řešil jako dvojbrany, přičemž se mu úspěšně podařilo odsimulavat a následně proměřit pět fázovačů. Zde bych ocenil uvážení více přenosových funkcí, zejména těch, které umožňují propojit nesousedící segmenty polárního grafu komplexního přenosu napětí. To se bohužel z časových důvodů nepodařilo realizovat. I přes prvotní problémy je myslím odevzdaná bakalářská práce na dobré úrovni. Přestože byla aktivita studenta zpočátku řešení projektu nízká, postupně se zvyšovala. Student v závěrečné etapě hojně využíval konzultací, připomínky vedoucího pak dokázal uplatnit i do své práce. Studentův závěr o fázovačích je přehnaně optimistický, v práci postrádám rozbor vlivu neideálních vlastností integrovaného obvodu AD844 na jednotlivé fázovače signálů. Zadání bakalářské práce považuji za splněné, práci hodnotím počtem bodů 67.
Úkolem studenta bylo seznámit se s teorií elektronických filtrů, přičemž se měl zaměřit na filtry neceločíselného řádu s fraktálními kapacitory. Měl prostudovat metody modelování fraktálních kapacitorů a navrhnout jejich zapojení pro řády , a , simulacemi v PSpice pak ověřit jejich správnou činnost v jednoduchých typech filtrů. S využitím navržených modelů měl student konečně navrhnout fázovače signálu dle vlastních kritérií, zapojení prakticky realizovat, provést měření a srovnat s výsledky simulací. Práce má rozsah 61 stran a kromě úvodu a závěru je členěna pouze do dvou hlavních kapitol. Až do strany 25 se student zabývá popisem standardních filtrů, kdy navíc graficky zobrazuje naprosto zřejmé kmitočtové závislosti modulu a fáze pro základní obvodové prvky a ideální rezonanční obvody, vždy v grafu na celou polovinu stránky. Závislosti modulů impedancí lze vynést v logaritmickém měřítku, ale vzhledem k jejich fyzikálnímu rozměru „ohm“ není vhodné je uvádět v decibelech. Podobně i příklady kmitočtových charakteristik základních typů filtrů mohly být prezentovány podstatně úspornějším způsobem, příp. zcela vynechány. Od str. 26, kap. 2, se student zabývá problematikou filtrů s neceločíselným řádem, matematickým popisem fraktálních kapacitorů (prvků s konstantní fází) a jejich modelováním příčkovými RC strukturami. Pro účely výpočtu hodnot prvků aproximační RC struktury využil student již existující program (nazvaný GAČR – program realizovaný v rámci řešení projektu Grantové agentury ČR). Dále jsou uvedeny výsledky simulací z programu PSpice TI pro řády fraktálních kapacitorů 0,25, 0,5 a 0,75. Následují příklady aplikace těchto struktur pro filtr typu dolní propusti, řazení řádů fraktálních kapacitorů však neodpovídá pořadí z předchozí části, což ztěžuje orientaci v práci. Student by měl vysvětlit, proč u řádu 0,25 nevychází modulová přenosová charakteristika z úrovně cca 0 dB jako je tomu u zbylých dvou řádů, viz obr. 2.28. Konečně se student zabývá aplikací fraktálních kapacitorů pro realizaci různých variant posouvačů fáze (celkem 5 rozsahů posunutí), k čemuž jako základ použil obvod s operačním zesilovačem s proudovou zpětnou vazbou, AD844, dle obr. 2.20. Zde se opět student dopouští řady faktických nepřesností, např. v popisu uváděných vzorců, kde uvádí „GTZ je rezistor RTZ“ nebo „Ginn je rezistor označený na schématu jako Rinn.“, přičemž symbolem G je samozřejmě označena vodivost těchto rezistorů. Výsledky simulací nejsou příliš přesvědčivé, fázové charakteristiky mají sice správnou tendenci k požadovanému fázovému posuvu, ale chyby jsou poměrně značné, především na horních částech kmitočtového rozsahu. Proto student řeší příčiny, kdy předpokládá vliv parazitních vlastností uvedeného obvodu AD844 a snaží se je vzít při simulaci v úvahu. Srovnání je rovněž provedeno s případem idealizovaného zesilovače modelovaného funkčními bloky. V závěrečné části práce se student zabývá hardwarovou realizací fraktálních kapacitorů několika řádů a jejich použitím v dolní propusti, integrátoru a posouvači fáze. Měření jsou srovnána s provedenými počítačovými simulacemi, s uspokojivými výsledky v jistém omezeném intervalu kmitočtů, což student zdůvodňuje konstrukčními parazitními kapacitami takovéto realizace. Po formální stránce je práce velmi problematická. Student v doprovodném textu hovoří o zapojení indukčnosti a kapacity do obvodu, tedy zaměňuje obvodový prvek a jeho vlastnost. V textu se nacházejí velmi těžkopádné formulace, někdy i stěží pochopitelné, za všechny část věty ze str. 13, „… nebo, jak se říká, mají větší strmost frekvenčního mezní hodnoty.“, ze str. 27, „Zlomkové řazení těchto komponentů…“ nebo ze str. 28, „…je počet nul a polí konkrétní aproximace,…“, …složené z osmi nul a polí…“, a další. Na obr. 2.4, pro řád a = 0,25, je část fázové charakteristiky na úrovni -157,5° (o jaký prvek, studentem nazvaný jako "součástka“, se jedná?). Pozice čísel rovnic by bylo vhodnější formátovat k pravému okraji stránek. Student zaměňuje v popisu některých obrázků řád a řadu, viz např. obr. 1.17, obr. 1.19 – 1. 22 („…různé aproximace řad“), nebo obr. 2.41, „fraktální kondenzátor s řadou “, podobně obr. 2.43. Odkazy na literaturu nejsou psány jako součásti vět, ale až za tečkou. V práci je i řada gramatických chyb, např. „mezi pásmi“, str. 22. Pro prvek s konstantní fází jsou používány zkratky KFP i KPF. Chci konstatovat, že uvedené téma bakalářské práce bylo poměrně teoreticky náročné, oceňuji především ty části práce, kde byla provedena řada simulací různých typů zapojení s fraktálními kapacitory a diskutovány možné příčiny chyb. Rovněž realizace těchto zapojení, byť pouze experimentální formou s použitím univerzální konstrukční desky, a jejich měření, lze považovat za přínosné. Student dle mého názoru prokázal dostatečné znalosti na úrovni bakalářského stupně studia. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení D/62 b.
eVSKP id 159015