работа 51 51(2,15)

2



МИНИСТЕРСТВО    ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный технический университет  имени            Н.Э. Баумана







							    « У Т В Е Р Ж Д А Ю »

				

						          Проректор по учебной работе



						           ________________ Е.Г. ЮДИН	





П Р О Г Р А М М А

по дисциплине

« ЭЛЕКТРОНИКА »

для студентов факультета ИУ

группы ИУ6





Объем учебной работы (в час) и виды итогового контроля знаний.

				                     Всего      3 сем.    4 сем.    5 сем.

Выделено на дисциплину			204	   51	    102         51

Аудиторская работа				119	   34	      85          -

Лекции				              68	   34	      34          -

Семинары				              17	    -	      17          -

Лабораторные занятия	                          34	    -	      34          -

Внеаудиторская работа	                          85	   17	      17         51

   семестровые задания			   -	    -	        -           -

   курсовая работа				  51	    -	        -          51(2,15)

   курсовой проект				   -	    -	        -           -

   НИРС			                           -	    -	        -           -

Самостоятельная проработка курса	  34	   17	      17	        -

Контроль знаний		

Рубежный контроль								

    №1 						   -	   (11)	       -            -	

    №2						   -	     -           (11)        -

Зачеты					   -	  зачет        -	     зачет

Экзамены					   -	     -	экзамен       -







Факультет Информатики и систем управления



Кафедра Компьютерные системы и сети



Москва  2002 г.







1.  Цели и задачи дисциплины.



      Дисциплина входит в цикл общепрофессиональных дисциплин и является базовой для изучения специальных дисциплин.

Основные цели дисциплины: подготовка специалистов к деятельности по проектированию, производству и эксплуатации основных средств вычислительной техники - вычислительных машин, комплексов, систем и сетей.

Задачи дисциплины - формирование умений и навыков по следующим направлениям деятельности:

- использование современных методов и средств схемотехнического проектирования объектов вычислительной техники;

    -  проведение инженерных расчетов, выполнение научно-исследовательских и проектных работ  с применением типовых математических моделей, пакетов прикладных программ, а также проблемно-ориентированных САПР;

		разработка обоснованных технических требований к элементной базе  средств вычислительной техники.





2. Профессиональные навыки, умения и знания, приобретенные в результате изучения дисциплины.



Знания. В результате изучения курса студент должен знать:

   - классификацию и назначение основных типов электронных приборов, физические основы их работы, характеристики, системы параметров и эквивалентные схемы электронных приборов;

   - типовые схемотехнические решения схем усилителей, источников питания, генераторов и формирователей импульсных сигналов, простых и сложных электронных ключей, элементов памяти;

   - основы анализа и расчета электронных схем, в том числе с применением пакетов прикладных программ систем автоматизированного проектирования;

   - понятия:  номинальные электрические и предельные эксплуатационные параметры приборов и микросхем, рабочая точка, малосигнальный и большого сигнала режим работы прибора, усилительная способность, быстродействие, частотные свойства, помехоустойчивость и нагрузочная способность применительно к элементам средств вычислительной техники.

   - методики построения эквивалентных схем различных устройств по их принципиальным электрическим схемам, оценки параметров электронных приборов в зависимости от положения их рабочей точки, обеспечения требуемого режима работы усилительного прибора в составе электронной схемы;

   - методики анализа типовых схемотехнических решений усилителей, генераторов, ключевых схем, источников питания;

   - методики обеспечения частотных, усилительных и других свойств усилителей, обеспечения заданного быстродействия, допустимой помехи, нагрузочной способности ключевых схем;

   - свойства приборов и изделий, выпускаемых промышленностью, такие, как униполярные и биполярные транзисторы, диоды, усилители дифференциальные, операционные, мощности, стабилизаторы напряжения, генераторы и ключи, выпускаемые в виде микросхем.

Навыки и умения. Студент на уровне репродуктивной деятельности должен уметь:

   - использовать различные электронные приборы, в том числе и интегральные схемы, в электронных схемах, оценивать параметры электронных приборов в зависимости от особенностей их применения;

   -  проанализировать работу усилительных или переключательных схем;

   - определить структуру проектируемого электронного функционального узла по заданным на него техническим требованиям, правильно выбрать активные компоненты для его построения и рассчитать параметры пассивных компонентов;

   - работать с технической литературой, справочниками, ГОСТами, технической документацией.

Основные исходные профессиональные знания, умения и   навыки, необходимые  для изучения данной дисциплины:

знания электропроводности различных материалов, работы выхода, явления фотоэффекта, электронной эмиссия, движения носителей заряда в различных средах, энергетических зонных диаграмм, уровня Ферми, законов Ома, Кирхгофа, методов анализа электрических цепей, методов решения систем линейных и нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений.

навыки и умения выполнения и чтения чертежей в соответствии с ГОСТ ЕСКД, владения клавиатурой ПЭВМ, пользования операционными системами ЭВМ;

Содержание дисциплины.



3.1. Лекции – 68 часов.



3.1.1.Введение -2 часа.

Предмет и задачи курса в системе подготовки специалистов в области компьютерных систем и сетей.



3.1.2.Физические основы функционирования изделий микроэлектроники - 6 часов.

     Энергетические зонные диаграммы и носители заряда в полупроводниках. Статистика носителей заряда в полупроводниках. Электропроводность полупроводников. Движение носителей заряда и их рекомбинация в полупроводниках. Поверхностные и контактные явления в полупроводниках.



3.1.3.Электронные приборы - 18 часов.

     Классификация электронных приборов по принципу действия и назначению, частотным свойствам и рассеиваемой мощности.

     Принцип действия, вольтамперные характеристики, эквивалентные схемы для малого и большого сигнала, системы номинальных и предельных эксплуатационных параметров электронных приборов, зависимости их параметров от режимов работы, температуры, частоты. Система обозначений и области применения. Конструктивные особенности.

     В этом разделе рассматриваются:

   - выпрямительные, высокочастотные и импульсные диоды, диоды Шоттки,стабилитроны, варикапы, туннельные диоды;

   - биполярные транзисторы, униполярные  транзисторы с индуцированным и встроенным каналом, с изолированным затвором и затвором в виде обратно смещенного p-n перехода;

   - приборы с зарядовой связью;

   - неуправляемые и управляемые тиристоры; 

   - светодиоды, фотодиоды и фототранзисторы, фотоэлементы и фотоэлектронные умножители; 

   - электроннолучевые трубки с электростатическим и магнитным отклонением луча;

   -   оптроны;

  - особенности компонентов интегральных схем, таких, как тонкопленочные и полупроводниковые резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, типичные структуры планарных биполярных и униполярных транзисторов, диодов,их свойства и паразитные эффекты.



3.1.4.Основы аналоговой схемотехники - 18 часов.

     Основные виды аналоговых схем, их характеристики и параметры. Методы обеспечения режима работы усилительных приборов в аналоговых схемах. Особенности реализации аналоговых схем в интегральном исполнении. Методики анализа работы аналоговых схем различного назначения. Обратные связи в усилителях, их разновидности и влияние на свойства усилителей.

     В этом разделе рассматриваются:

   - особенности однокаскадных усилителей при разных способах включения транзисторов, повторители напряжения и тока, каскодные схемы, оконечные каскады, дифференциальные усилители, генераторы стабильного тока;

   - операционные усилители, широкополосные и избирательные усилители, активные фильтры;

   - аналоговые коммутаторы и компараторы;

вторичные источники питания: параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения с непрерывным  и импульсным регулированием.



Основы цифровой схемотехники - 16 часов.

     Работа биполярного и униполярного транзисторов в ключевом режиме. Ключ с барьером Шоттки. Основные характеристики и параметры базовых логических элементов. Базовые логические элементы с непосредственными связями на инверторах с логикой на входе, эмиттерно-связанная логика, инжекционная логика. Бистабильная ячейка, триггер Шмитта.



3.1.6. Генераторы сигналов - 4 часа.

     Генераторы синусоидальных сигналов. Генераторы прямоугольных импульсов на операционных усилителях и базовых логических элементах, работающие в ждущем и автоколебательном режимах. Генераторы линейно изменяющегося напряжения.







Функциональная микроэлектроника - 4 часа.

     Тенденции развития физической структуры и схемотехники аналоговых  и цифровых интегральных схем.

     Диэлектрическая электроника. Принципы построения МНОП и МДП - запоминающих элементов.

Устройства на ПЗС и их характеристики.

     Хемотроника. Элементы информационно-управляющих систем на жидкостной основе. 

     Магнитоэлектроника. ЗУ на тонких магнитных пленках.





Семинары – 17 часов.



Семинары проводятся в 4-ом семестре по следующим темам:

Ознакомление с пакетом анализа электронных схем типа «Electronics WorkBench» -2 часа.

Освоение методики расчета цепей смещения рабочей точки в усилительном каскаде на биполярном и униполярном транзисторах - 4 часа.

Освоение методики работы с библиотеками параметров компонентов электронных схем (на примере диодов и транзисторов) пакета «Electronics WorkBench» - 2 часа.

Моделирование работы усилителя на постоянном токе с применением пакета «Electronics WorkBench» - 2 часа.

Анализ работы линейного усилителя на переменном токе (на основе эквивалентных схем) в диапазонах средних, низких и высоких частот - 3 часа.

Моделирование поведения усилителя, работающего в режиме малого и большого сигнала, на переменном токе - 2 часа.

Выявление, классификация и оценка глубины обратных связей в усилителях с различными видами ОС - 2 часа.









Лабораторные занятия – 34 часа.



Лабораторные занятия проходят в 4-ом семестре по следующим темам:

Исследование источника питания - 4 часа.

Исследование трех схем включения транзистора - 4 часа.

Исследование широкополосного усилительного каскада на униполярном транзисторе - 4 часа.

Исследование ключевого режима работы биполярного транзистора - 4 часа.

Исследование схем формирования и ограничения импульсных сигналов – 4 часа.

Исследование транзисторно-транзисторного ключа со сложным инвертором -  4 часа.

Исследование     генератора        прямоугольных         импульсов,        работающего      в автоколебательном режиме - 4 часа.

Исследование одновибраторов с укорочением и расширением входных сигналов - 4 часа.





4. Самостоятельная работа – 85 часов.



Семестровая курсовая работа – 51 час.



Выполняется в 5-ом семестре по индивидуальным заданиям на тему:                        “   Разработка  малосигнального   однокаскадного   усилителя   с  заданными свойствами   ”.

Задание выдается на 2-ой неделе, срок окончания работы 15-я неделя.







Самостоятельная проработка разделов курса – 34 часа.



В 3-м семестре изучаются следующие темы:

Газоразрядные приборы с горячим и холодным катодом (тиристоры, стабилитроны, неоновые лампы, знаковые индикаторы) - 5 часов.

Особенности построения избирательных усилителей - 5 часов.

Разновидности построения ключевых схем с применением диодов Шоттки – 7 часов.

В 4-ом семестре изучаются следующие темы:

Операционные усилители с цифровым управлением

 коэффициентом усиления – 5 часов.

Компараторы с малыми погрешностями – 5 часов.

Разновидности построения ключевых схем с применением диодов Шоттки – 7 часов.

  



5.  Литература 



Основная  литература



Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая Линия – Телеком, 1999. – 768 с.: ил.

И.П. Степаненко. Основы микроэлектроники. Учебное пособие. М. Сов. радио: 1998. - 320 с., ил.

В.А. Завадский. Компьютерная электроника. - К.: ВЕК, 1996. - 368 с., ил.

В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. - 2-ое изд. перераб. и дополн. -  М.:  Высшая школа   1991. - 622 с





Дополнительная литература.



1. Е.П. Угрюмов Цифровая схемотехника: Учебное пособие. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 528 с.: ил.

2. М. Кауфман, А.Г. Сидман. Практическое руководство по расчетам схем   в электронике. Справочник в 2-х томах. Москва. Энергоатомиздат: 1991.

3. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники в 2-х томах. М.: Мир, 1983.

4. Е.И. Манаев. Основы радиоэлектроники, М: Радио и связь: 1985. - 480 с., ил.





Технические средства обучения.



    Измерительные приборы (осциллографы, вольтметры, генераторы), макеты электронных устройств и Персональные ЭВМ используются студентами в ходе экспериментов над объектами электронной техники при выполнении лабораторных работ.

Персональные ЭВМ вместе с прикладными программами анализа электронных схем используются также на семинарах для моделирования работы различных электронных схем при проектных расчетах.





Методические указания по изучению дисциплины.



Дисциплина “Электроника” базируется на знаниях, полученных ранее в ходе изучения математики (методы решения систем линейных и нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений), физики (взаимодействие носителей заряда с электромагнитным полем в различных средах) и теоретических основ электротехники (методы анализа линейных и нелинейных электрических цепей).

Изучаемый материал выстроен по степени нарастания его сложности, имеет тесную связь последующих разделов с предыдущими. Поэтому сначала необходимо составить ясное представление о принципах действия электронных приборов и особенностях их работы, изучить систему параметров и характеристик отдельных приборов, а затем рассматривать способы и особенности построения аналоговых и переключательных  схем на них. Созданная таким образом база знаний позволит на следующих этапах работы над дисциплиной “Электроника” с успехом изучить совокупность вопросов, связанных с обеспечением заданных параметров у разрабатываемых электронных функциональных устройств типа усилителей переменного и постоянного тока, ключей, генераторов, стабилизаторов напряжения и т.д.

Семинары, лабораторный практикум и курсовая работа инициируют у студентов необходимость решения практических вопросов, возникающих в ходе анализа, исследования и проектирования различных объектов электронной техники, встречающихся при изучении дисциплины.





Автор программы к.т.н., 

доцент  кафедры  ИУ-6                                                    / Иванов С.Р. /



Заведующий кафедрой ИУ-6

д.т.н,  профессор                                                               / Сюзев В.В. /



Председатель  методической 

комиссии факультета ИУ

д.т.н.,  профессор                                                               / В.Н. Четвериков/



Руководитель НУК ИУ

д.т.н.,  профессор                                                              / В.А. Матвеев/



Начальник методического

отдела                                                                                 /Н.В. Васильев/