Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Kledrowetz, Vilém

Student v rámci své práce měl za úkol navrhnout integrátor typu Gm-C vhodný pro využití v modulátorech delta-sigma se spojitým časem. Vypracování této diplomové práce bylo poznamenáno tím, že se student začal praktickou částí zabývat až v posledních týdnech před odevzdáním. Mimo samotnou problematiku toto téma vyžadovalo také seznámení se s použitou technologií, nástrojem Cadence Virtuoso a modulátory delta-sigma. Ve velmi krátkém čase si student nastudoval tuto problematiku z odborné literatury i vědeckých článků a podařilo se mu navrhnout požadované struktury několika integrátorů Gm-C s různými vlastnostmi, přičemž u té nejpokročilejší se jednalo o plně diferenční strukturu s laditelnou transkonduktancí. Také ověřil funkci vybraného transkonduktoru v navrženém asynchronním modulátoru 1. řádu s jednobitovým kvantizérem. Tímto bylo zadání splněno. Vzhledem k časové tísni, kdy sepisování praktické části práce probíhalo až večer před odevzdáním, již nebyl prostor tuto část zkontrolovat. Student Bc. Miroslav Kekelák je bezesporu nadaný student, avšak z důvodu pozdního začátku vypracování práce trpí především formálními nedostatky a místy nepřesným odborným popisem. Z tohoto důvodu hodnotím C/72b.

Navrhovaná známka: C

Body: 72

Posudek oponenta

Prokop, Roman

Práce se zabývá rozborem různých typů integrátorů a návrhem integrátoru Gm-C se zaměřením na asynchronní modulátory delta-sigma. Práce je dostatečného rozsahu a ve finále lze říci, že k návrhu integrátoru, splňujícího základní požadavky zadání, došlo. Tím ale většina pozitiv končí. Největší nedostatky shledávám v jazykové úrovni. První špatné skloňování se objevuje již v abstraktu. Věty typu: „Každý z řešení byl podroben několik simulacím“ nebo „ …,druhým obvodovým řešením byl plně diferenční zapojení“ provází úplně celou práci, a to v průměru minimálně jedna na každý odstavec textu. Nabízí se otázka strojového překladu z cizího jazyka, ale na druhou stranu, většina moderních překladačů tolik chyb nedělá. Také lze občas najít věty, které zřejmě patří do jiného odstavce. Celý text potom působí poměrně nekonzistentně a snižuje možnost pochopení problematiky, což může být problém zejména u méně zasvěcených čtenářů, kterým jsou úvodní kapitoly určeny především. Grafická úprava práce je dobrá, vyzdvihnul bych pěkné zpracování většiny obrázků. Na několika stranách je ale text ukončen v polovině stránky, i když by mohl dále pokračovat (například str. 20). Po odborné stránce jsou výhrady zejména k často velmi nepřesnému (str.17 – „s absolutní tolerancí +-20%“) , až nesprávnému popisu problematiky nebo funkce obvodu. Nepředpokládám, že by to bylo způsobeno naprostým nepochopením problematiky studentem, spíše se nabízí možnost nesprávně převzatých částí textu z literatury. Některá vybraná konstatování nabízím formou otázek k případnému vysvětlení. V abstraktu také student uvádí, že obvody byly realizovány v technologii I3T80. O tom však v celém dalším textu není zmínka. Celou prací, a zejména teoretickými kapitolami, se line neustálé zdůrazňování nezbytného zohlednění vlivu teploty, parazitních jevů, šumu a přesnosti na vlastnosti integrátoru, především jeho linearitu. Návrh žádného prezentovaného obvodu však není z tohoto hlediska posuzován ani optimalizován a o výsledné linearitě integrátoru asi nejlépe vypovídá obrázek 4.23. V příloze A.3 pak lze nalézt jedinou simulaci „Offset degenerace“, která se zřejmě už z pohledu typu simulace zabývá pouze systematickým offsetem a hodnota okolo 30mV rozhodně není špičkovým parametrem. Po představení, návrhu (většina parametrů součástek zdůvodněna slovy – bylo zvoleno) a simulaci bych očekával srovnání jednotlivých topologií a výběr optimálního typu integrátoru pro finální modulátor. To se nestalo a tak se jen z obr. 5.1 můžeme domnívat, jaký typ integrátoru byl nakonec zvolen. Přes všechny výtky lze říci, že student navrhnul a odsimuloval obvod, který je v zásadě funkční a tím alespoň v hrubých rysech splnil zadání. Také se zdá, že se v zásadě orientuje v problematice a je schopen základního návrhu analogových obvodů. V této práci však zřejmě zcela nenaplnil svůj potenciál, což mě vede k závěru, že práci nevěnoval dostatečný čas a/nebo úsilí. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení D/63 bodů.

Navrhovaná známka: D

Body: 63

Otázky

1. Na straně 20 student uvádí, že: „ (aktivní integrátory RC) jsou používány právě díky své……. a parazitní necitlivosti. Jaké parazity jsou zde uvažovány?
2. Na straně 21 je uvedeno (doslovně): „Dalším zdrojem zkreslení je způsobeno napěťovou závislostí integračního kapacitoru a také nelineárností přenosové funkce zesilovače. Řešením těchto problémů může být dosaženo zvýšením stejnosměrného zesílení, případně zvětšením plochy použitých rezistorů.“ Vysvětlete souvislost mezi zkreslením a plochou rezistorů.
3. Str. 21: „Co se týče linearity integračního kapacitoru, ta není v obecném měřítku tak kritická. Z důvodu toho, že vytváří negativní zpětnovazební smyčku kolem zesilovače, což zkreslení potlačuje.“ - Platí to i pro popisovaný obvod z obr. 2.1?? Případně vysvětlete.
4. Str. 21: „Nelinearity v zesilovači v plně diferenciálním zapojení jsou tvořeny …….. kompresním převodem napětí na proud vstupního diferenciálního páru“. – Co je myšleno „kompresním převodem“?
5. Na konci odstavce 2.2 je uvedeno: „Technikou pro zvýšení hodnoty odporu je použitím sítě sériově zapojených tranzistorů MOS jako proudové děliče.“ - Schéma jsem v práci nenašel. Můžete popsat funkci sériově zapojených MOS jako proudového děliče?
6. Str.26: „Nevýhody takového zapojení (aktivní integrátor Gm-C) jsou následující: omezená linearita transkonduktančního zesilovače,…..“. – Předpokládám zde srovnání s integrátorem bez přidaného OZ. Proč se domníváte, že linearita bude horší než u zapojení bez OZ?
7. Největší neshody shledávám v popisu funkce plně diferenčního transkonduktoru obr. 4.9. V jednom odstavci student píše, že: „Výstupní proud je pak dán rozdílem vstupního napětí a napájecího napětí na hodnotě rezistoru R2“, aby následně oponoval „Zároveň je možné ladit transkonduktanci obvodu pomocí laditelného zdroje proudu skrze tranzistory M2 a M3.“ - Vysvětlete komisi funkci obvodu a zejména princip linearizace, což je pravděpodobně hlavní důvod použití tohoto zapojení.