takya.ru страница 1
скачать файл

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ


Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт физики и химии

Кафедра радиофизики

Флягин В.М.




Электроника и схемотехника

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов специальностей 090102.65 «Компьютерная безопасность» и 090105.62 «Комплексное обеспечение информационной безопасности

автоматизированных систем»

форма обучения очная

Тюменский государственный университет

2014 г.

Флягин В.М. Электроника и схемотехника. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальностей 090102.65 «Компьютерная безопасность» и 090105.62 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем», форма обучения очная. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2014, 9 стр.



Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО.

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: «Электроника и схемотехника» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой радиофизики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР:

заведующий кафедрой радиофизики , доцент, к.ф.-м.н. Михеев В.А.

© Тюменский государственный университет, 2014.

© Флягин В.М., 2014.

1. Цели и задачи изучения дисциплины.

Требования ГОС к содержанию курса.

Основные понятия теории электрических цепей; электрические цепи при гармоническом воздействии; анализ цепей в частотной области; сложные электрические цепи; четырехполюсники и фильтры; цепи с распределенными параметрами; радиотехнические сигналы и их спектры; элементы статистической радиотехники; воздействие сигналов на линейные электрические цепи; полупроводниковые приборы; диоды; биполярные и полевые транзисторы, параметры полупроводниковых приборов; усилители; основные каскады усилителей; обратная связь; интегральные схемы; элементы интегральных схем; дифференциальный усилитель; операционные усилители; аналоговые перемножители сигналов; нелинейное и параметрическое преобразование сигналов; модуляция и демодуляция; преобразование частоты; генераторы колебаний; импульсные и цифровые устройства; логические элементы цифровых устройств; триггеры; компараторы; мультивибраторы; цифровая обработка сигналов; аналоговые, дискретные и цифровые сигналы; аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи; быстрые преобразования; цифровые фильтры.

Дисциплина «Электроника и схемотехника» в соответствии с ГОС ВПО по специальностям 090102.65 «Компьютерная безопасность» и 090105.62 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» является дисциплиной федерального компонента цикла Общепрофессиональные дисциплины ООП подготовки специалистов.


    1. Цели и задачи дисциплины

Курс «Электроника и схемотехника» является синтетической дисциплиной, в которой изучаются основы электроники, элементы теории сигналов и схемотехника преобразовательных, усилительных и генераторных элементов в информационных системах, системах автоматизации; дается совокупность обобщенных методов расчета и анализа цепей в частотной области, с помощью которых любую энергетическую систему, независимо от ее сложности, можно представить некоторой упрощенной моделью, процессы в которой описываются векторными величинами - токами и напряжениями. Ставится задача познакомить студентов с основами преобразования электрических сигналов в линейных и нелинейных аналоговых и цифровых цепях, элементной базой электротехнических и электронных цепей и основными принципами преобразования электромагнитной энергии в устройствах усиления, выпрямления и генерации; а также со схемотехникой аналоговых и цифровых устройств.

Студент должен знать:

элементную базу и принцип действия основных преобразовательных устройств и интегральных схем.

Студент должен владеть:

методикой расчета установившихся и переходных процессов в линейных и нелинейных цепях.

2. Структура и трудоемкость дисциплины.



Семестр – 6. Текущий контроль состоит в проверке качества выполнения лабораторных работ (защита отчетов) и решения контрольных заданий. Форма промежуточной аттестации: зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 150 часов.
Таблица 1.



Тема

Всего часов

Лекции

Лабораторные работы

Самост. работа

1

Электрические цепи переменного тока. Сложные электрические цепи.

14

4

4

6

2

Анализ цепей в частотной области. Четырехполюсники и фильтры.

12

4

2

6

3

Цепи с распределенными параметрами.

11

2

2

7

4

Радиотехнические сигналы и их спектры. Аналоговые и дискретные сигналы. Элементы стат. радиотехники.

13

5

2

6

5

Полупроводниковые приборы и их параметры.

15

6

4

5

6

Аналоговые усилители. Обратная связь. Генераторы сигналов.

14

5

4

5

7

Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель, аналоговые перемножители сигналов.

12

4

4

4

8

Интегральные схемы, элементы интегральных схем.

8

2

2

4

9

Нелинейное и параметрическое преоб-разование. Модуляция, демодуляция.

8

4

0

4

10

Преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.

16

6

4

6

11

Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. Логические элементы, триггеры, компараторы, мультивибраторы. Цифровые фильтры.

22

6

6

10

12

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

5

3

0

2




Всего часов

150

51

34

65

3. Тематический план.

Таблица 2.




Темы

Недели семестра

Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.

Итого часов по теме

Итого кол-во

баллов


Лекции

Лаб. занятия

Сам. работа*

1

2

3

4

5

6

7

8




Модуль 1

1-5




1

Электрические цепи переменного тока. Сложные электрические цепи.




4

4

6

14

0-8

2

Анализ цепей в частотной области. Четырехполюсники и фильтры.




4

2

6

12

0-7

3

Цепи с распределенными параметрами.




2

2

7

11

0-7

4

Радиотехнические сигналы и их спектры. Аналоговые и дискретные сигналы. Элементы стат. радиотехники.




5

2

6

13

0-8




Всего




15

10

25

50

0-30




Модуль 2

6-12




5

Полупроводниковые приборы и их параметры.




6

4

5

15

0-10

6

Аналоговые усилители. Обратная связь. Генераторы сигналов.




5

4

5

14

0-10

7

Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель, аналоговые перемножители сигналов.




4

4

4

12

0-10

8

Интегральные схемы, элементы интегральных схем.




2

2

4

8

0-5

9

Нелинейное и параметрическое пре-образование. Модуляция, демодуляция.




4

0

4

8

0-5




Всего




21

14

22

57

0-40




Модуль 3

13-17
















10

Преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.




6

4

6

16

0-10

11

Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. Логические элементы, триггеры, компараторы, мультивибраторы. Цифровые фильтры.




6

6

10

22

0-16

12

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.




3

0

2

5

0-4




Всего




15

10

18

43

0-30




Итого за семестр




51

34

65

150

0-100



Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля

Таблица 3

№ темы




Устный опрос

Письменная работа

Итого количество баллов

Отчёт по лаб. работам

Контрольная работа




Модуль 1










1

Электрические цепи переменного тока. Сложные электрические цепи.

0-8




0-8

2

Анализ цепей в частотной области. Четырехполюсники и фильтры.

0-2

0-5

0-7

3

Цепи с распределенными параметрами.

0-2

0-5

0-7

4

Радиотехнические сигналы и их спектры. Аналоговые и дискретные сигналы. Элементы стат. радиотехники.

0-4

0-4

0-8




Всего

0-16

0-14

0-30




Модуль 2










5

Полупроводниковые приборы и их параметры.

0-10




0-10

6

Аналоговые усилители. Обратная связь. Генераторы сигналов.

0-10




0-10

7

Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель, аналоговые перемножители сигналов.

0-7

0-3

0-10

8

Интегральные схемы, элементы интегральных схем.

0-5




0-5

9

Нелинейное и параметрическое пре-образование. Модуляция, демодуляция.




0-5

0-5




Всего

0-32

0-8

0-40




Модуль 3










10

Преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.

0-5

0-5

0-10

11

Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. Логические элементы, триггеры, компараторы, мультивибраторы. Цифровые фильтры.

0-8

0-8

0-16

12

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.




0-4

0-4




Всего

0-13

0-17

0-30




Итого баллов

0-61

0-39

0-100


Планирование самостоятельной работы студентов

Таблица 4



Модули и темы

Виды СРС

Неделя

семестра


Объем

часов


Кол-во баллов

Обязательные

Дополнительные

Модуль 1

1-5







1

Электрические цепи переменного тока. Сложные электрические цепи.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.




6

0-2

2

Анализ цепей в частотной области. Четырехполюсники и фильтры.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






6

0-4

3

Цепи с распределенными параметрами.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






7

0-4

4

Радиотехнические сигналы и их спектры. Аналоговые и дискретные сигналы. Элементы стат. радиотехники.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






6

0-4

Модуль 2

6-12







5

Полупроводниковые приборы и их параметры.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.




5

0-2

6

Аналоговые усилители. Обратная связь. Генераторы сигналов.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.




5

0-2

7

Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель, аналоговые перемножители сигналов.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






4

0-4

8

Интегральные схемы, элементы интегральных схем.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.




4

0-2

9

Нелинейное и параметрическое пре-образование. Модуляция, демодуляция.

1. Работа с лекционным материалом.

1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






4

0-4

Модуль 3

13-18







10

Преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






6

0-2

11

Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. Логические элементы, триггеры, компараторы, мультивибраторы. Цифровые фильтры.

1. Подготовка к лабораторной работе.

2. Работа с лекционным материалом.



1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






10

0-4

12

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

1. Работа с лекционным материалом.

1. Работа с учебной литературой.

2. Выполнение контрольного задания.






2

0-2




Итого (часов, баллов):










65

0-36


4. Содержание программы курса по темам.

1. Электрические цепи переменного тока. Сложные электрические цепи.


Введение. Предмет курса «Электротехника и схемотехника». Общая характеристика задач , относящихся к теории электрических и электронных цепей, связанных с преобразованием и передачей энергии и информации. Линейные цепи при гармоническом воздействии. Задача анализа цепей с источниками гармонических токов и напряжений. Метод комплексных амплитуд. Идеализированные пассивные элементы при гармоническом воздействии. Установившийся синусоидальный ток в простейшей последовательной цепи с элементами R, L, С. Резонанс напряжений. Установившийся синусоидальный ток при параллельном соединении элементов R, L, C. Резонанс токов. Сложные электрические цепи.

2. Анализ цепей в частотной области. Четырехполюсники и фильтры.


Частотные характеристики последовательной цепи. Избирательные свойства последовательного колебательного контура. Частотные характеристики параллельного колебательного контура. Последовательные и параллельные схемы замещения двухполюсника. Частотные характеристики двухполюсника. Фильтры.

3. Цепи с распределенными параметрами.


Характеристики и методика расчета цепей с распределенными параметрами.

4. Радиотехнические сигналы и их спектры.


Аналоговые и дискретные сигналы. Характеристики и отличительные особенности спектров аналоговых, дискретных и цифровых сигналов. Элементы статистической радиотехники.

5. Полупроводниковые приборы и их параметры.


Полупроводниковые приборы. Диоды. Биполярный транзистор. Характеристики и параметры транзисторов. Полевые транзисторы. Вторичные источники электропитания. Выпрямители. Сглаживающие фильтры. Стабилизаторы.

6. Аналоговые усилители. Обратная связь. Генераторы сигналов. Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель, аналоговые перемножители сигналов.


Усилители электрических сигналов. Основные каскады усилителей. Обратная связь, виды, применение. Генераторы синусоидальных сигналов.

7. Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель. Аналоговые перемножители сигналов.


Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель. Стандартные схемы с использованием операционных усилителей. Инвертирующие и неинвертирующие усилители. Сумматоры. Интеграторы и дифференциаторы. Активные фильтры. Аналоговые перемножители сигналов.

8. Интегральные схемы, элементы интегральных схем.


Изготовление, классификация, элементы интегральных схем.

9. Нелинейное и параметрическое преобразование сигналов. Модуляция, демодуляция., преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.


Нелинейное и параметрическое преобразование сигналов. Преобразование Лапласа. Вейвлет-преобразование. Амплитудная модуляция. Способы демодуляции сигналов.

10. Преобразование частоты. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования.


Принципы преобразования частот. Частотная модуляция. Фазовая модуляция. Цифровое преобразование сигналов. Быстрые преобразования. Быстрое преобразование Фурье.

11. Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. Логические элементы, триггеры, компараторы, мультивибраторы. Цифровые фильтры.


Цифровые и импульсные устройства и их элементная база. История развития цифровой техники. Усилительный каскад как транзисторный ключ-инвертор. Семейства логических элементов: РТЛ, ДТЛ, ТТЛ, МОП, КМОП. Триггеры, компараторы, мультивибраторы. Схемотехника цифровых фильтров.

12. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.


Дискретизация и квантование сигнала. Принцип действия и схемотехника аналого-цифровых преобразователей. Цифро-аналоговые преобразования на резистивных цепочках. Интегральные цифро-аналоговые преобразователи.

5. Темы лабораторных работ.

Лабораторная работа №1. Исследование цепей переменного тока с реактивной нагрузкой.

Лабораторная работа №2. Частотные характеристики линейных цепей.

Лабораторная работа №3. Исследование биполярного транзистора.

Лабораторная работа №4. Усилительный каскад на биполярном транзисторе.

Лабораторная работа №5. Исследование операционного усилителя.

Лабораторная работа №6. Источники тока.



Лабораторная работа №7. Исследование транзисторного ключа.

6. Примерные темы контрольных работ.

  1. Диод Шоттки.

  2. Варикап.

  3. Полевой транзистор с р-каналом.

  4. Полевой транзистор с n-каналом.

  5. МДП-транзистор со встроенным каналом n-типа.

  6. МДП-транзистор со встроенным каналом р-типа.

  7. МДП-транзистор с индуцированным каналом n-типа.

  8. МДП-транзистор с индуцированным каналом р-типа.

  9. Симистор.

  10. Двутактный усилитель.

  11. Компаратор на операционном усилителе.

  12. LC-генератор.

  13. RC-генератор на операционном усилителе.

  14. Диодный электронный ключ.

  15. Электронный транзисторный ключ на полевом транзисторе.

  16. Логический элемент «И» в диодно-резисторной логике.

  17. Логический элемент «ИЛИ» в диодно-резисторной логике.

  18. Логический элемент «инвертор» в транзисторно-резисторной логике.

  19. Логический элемент «И-НЕ» в диодно-транзисторной логике.

  20. Логический элемент «ИЛИ-НЕ» в диодно-транзисторной логике.

  21. Асинхронный триггер.

7. Примерный перечень вопросов для подготовки к зачету.

  1. Спектральный анализ радиоэлектронной цепи. Аппроксимация вольт-амперной характеристики.

  2. Спектральный анализ радиоэлектронной цепи. Методы спектрального анализа.

  3. Усилительные устройства. Структурная схема, основные параметры усилителя.

  4. Обратные связи в усилителях. Отрицательная обратная связь.

  5. Обратные связи в усилителях. Положительная обратная связь.

  6. Обеспечение и стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току.

  7. Динамический режим. Эквивалентные схемы усилительных каскадов.

  8. Эмиттерный повторитель, назначение, коэффициент усиления, входное сопротивление.

  9. Оконечные усилительные каскады. Усилитель мощности режима класса А.

  10. Оконечные усилительные каскады. Усилитель мощности режима класса В.

  11. Дифференциальный усилитель постоянного тока.

  12. Операционный усилитель (ОУ), определение, структура ОУ, идеальный и реальный ОУ, основные параметры.

  13. Основные схемы на базе ОУ: масштабные инвертирующий и не инвертирующий усилители, повторитель. Коэффициент усиления, входное сопротивление.

  14. Основные схемы на базе ОУ: сумматор, дифференцирующий и интегрирующий усилители.

  15. Активные фильтры на операционном усилителе.

  16. Компараторы на операционном усилителе.

  17. Классический автогенератор, общая теория, этапы работы: самовозбуждение, установление колебаний и стационарный режим. Условия баланса амплитуд и фаз.

  18. Гармонические генераторы низких частот. RC-автогенератор с мостом Вина. Разбор условий самовозбуждения – баланса амплитуд и баланса фаз.

  19. Формирователи и генераторы импульсов на ОУ.

  20. Формирователи и генераторы импульсов на основе триггера Шмитта.

  21. Аналогово-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи.

  22. Базовые логические элементы ИМС.

  23. Цифровые устройства комбинационного типа. Шифраторы, дешифраторы.

  24. Триггеры. Типы, управление, таблица истинности. Временные диаграммы.

  25. Счетчики. Виды счетчиков, организация.

  26. Регистры. Виды регистров, организация.

8. Самостоятельная работа студентов.

Самостоятельная работа студентов включает в себя изучение литературы, проработку лекционного материала, выполнение и защиту отчетов лабораторных работ, выполнение контрольных работ, подготовку к зачету.



9. Учебно-методическое обеспечение.

Основная литература:


  1. Здыренкова, Т. В. Электротехника и электроника: учебное пособие/ Т. В. Здыренкова, В. А. Михеев, В. А. Стариков. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2013. - 412 с.

  2. Кузовкин, В. А. Теоретическая электротехника [Электронный ресурс]: учебник / В. А. Кузовкин. - М.: Логос, 2006. - 495 с. Режим доступа:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=89927 (дата обращения 17.01.2014).

  3. Минкин, Ю. Б. Электротехника и электроника [Электронный ресурс]/ Ю. Б. Минкин, Г. П. Лычкина, П. В. Ермуратский. - М.: ДМК Пресс, 2011. - 417 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=129904 (дата обращения 16.01.2014).

  4. Здыренкова, Т. В. Общая электротехника и электроника : учеб. пособие / Т. В. Здыренкова ; Тюм. гос. ун-т, Ин-т дист. образования. - Тюмень : Изд-во ТюмГУ, 2009.

  5. Кузовкин, В. А.. Теоретическая электротехника: учеб. для студ. вузов, обуч. по напр. "Технология, оборудование и автоматизация машиностр. производств", "Автоматизация и управление" и спец. "Технология машиностроения", "Металлореж. станки и инструменты", "Автоматизация технол. процессов и производств"/ В. А. Кузовкин. - Москва: Логос, 2006. - 480 с.

Дополнительная литература:


  1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: [учебник]/ Л. А. Бессонов. - 10-е изд. - Москва: Гардарика, 2001. - 638 с.

  2. Теоретические основы электротехники: В 3 т. :Учебник для студ. вузов, обуч. по напр. подготовки бакалавров и магистров "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" и "Электроэнергетика"/ Демирчян К. С., Нейман Л. Р., Коровкин Н. К. и др. - 4-е изд. - Санкт-Петербург: ПИТЕР. - (Учебник для вузов) Т. 1. - 2003. - 463 с.

  3. Теоретические основы электротехники: в 3 т. : учебник для студ. вузов, обуч. по напр. подготовки бакалавров и магистров "Элетротехника, электромеханика и электротехнологии" и "Электроэнергетика"/ Демирчян К. С., Нейман Л. Р., Коровкин Н. К. и др.. - 4-е изд. - Санкт-Петербург: ПИТЕР. - (Учебник для вузов) Т. 2. - 2003. - 576 с.

10. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Используются компьютерные презентации лекций. Лабораторные работы выполняются на лабораторных стендах в специальной лаборатории.
скачать файл



Смотрите также:
Рабочая программа для студентов специальностей 090102. 65 «Компьютерная безопасность»
195.72kb.
Рабочая программа для студентов направления 080101. 65 «Экономическая безопасность», очная и заочная форма обучения
1124.31kb.
Программа курса «Организация внешне-экономической деятельности». М.: Изд-во рудн, 2005. 59 с
676.95kb.
Рабочая программа по дисциплине «линейная алгебра» для студентов, обучающихся по направлению
291.34kb.
Рабочая программа по дисциплине «История религиозных верований Саяно-Алтая» для специальностей
236.77kb.
Рабочая программа для студентов направления 233200. 62 «Техническая физика»
290.08kb.
Рабочая учебная программа для студентов направления «Механика. Прикладная математика»
126.98kb.
Рабочая программа для студентов магистерской программы «Прикладная экономика»
408.47kb.
Рабочая программа для студентов очной формы обучения направления подготовки 050400. 62 Психолого-педагогическое образование
452.57kb.
2011 г. Статистическая физика. Физическая кинетика учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 "Физика" профиль «Фундаментальная физика» очная форма обучения
376.69kb.
Сборник задач по дисциплине «Детали машин» для студентов механических специальностей
877.16kb.
Методические указания для студентов 1 и II курсов дневного и заочного отделений экономических специальностей Санкт-Петербург
613.48kb.