Geum.ru

Программа по дисциплине "Основы компьютерного проектирования и моделирования" для направления 210302 "Радиотехника", 210301 "Радиофизика"

Вид материалаПрограмма

Содержание


Учебный план курса
Распределение по семестрам
После изучения дисциплины студент должен
В результате изучения дисциплины студент должен
Иметь представление
2. Тематический план курса
3. Содержание дисциплины
4. Самостоятельная работа.
Методические материалы
5. Использование современных информационных технологий.
6. Список основной и дополнительной литературы.
Зав. кафедрой проф. Никитин О.Р.
Программа переутверждена
Подобный материал:

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования


«Владимирский государственный университет»


Кафедра радиотехники и радиосистем.


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР


_______________В.А. Немонтов

«____»________________ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА



по дисциплине "Основы компьютерного проектирования и моделирования"


для направления 210302 “Радиотехника”, 210301 "Радиофизика"

(специалист).


Учебный план курса

Вид занятий

Количество часов

Всего

Распределение по семестрам

7






Лекции
51
51






Лабораторные
17
17






Практические (семинары)












Курсовые проекты (работы)












Расчетные и графические работы












Контрольные работы, домашние задания и коллоквиумы (количество)












Рейтинг-контроль (количество)












Рефераты (количество)












Экзамен












Зачет
Зачет
Зачет








Владимир 2010 г.





1. Введение


1.1. Значение дисциплины в подготовке специалиста

Дисциплина "Современные системы автоматизированного проектирования" является специальным курсом, который обеспечивает подготовку студентов в области компьютерного проектирования и моделирования: математические основы моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности; алгоритмы анализа аналоговых и цифровых устройств; методы оптимизации проектных решений; методы моделирования узлов аналоговых устройств; использование пакетов прикладных программ.


1.2. Взаимосвязь с другими дисциплинами

Курс "Основы компьютерного проектирования и моделирования" основывается на знаниях "Высшей математики", "Основах теории цепей", "Теории электросвязи", "Схемотехники АЭУ", "Основы кибернетики и радиоавтоматики" и другие.


1.3. Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является подготовка специалиста в области автоматизированного проектирования. Излагаются физические основы работы широко используемых и перспективных электронных приборов. Рассматриваются схемы замещения реальных элементов на их идеализированные аналоги в области низких и высоких частот. В качестве примера работы анализируются схемы на пассивных элементах, такие как Г-образные фильтры, а также схемы на активных элементах, такие как дифференциаторы, интеграторы, фильтры.

Изучить комплекс средств АП РУ и вопросы их использования в практической деятельности инженера.


После изучения дисциплины студент должен: уметь использовать прикладные программные средства для проектирования и моделирования электрических схем. Понимать основы работы и знать возможности применения разных типов микросхем, уметь правильно выбрать наиболее подходящие для конкретного радиотехнического устройства, приобрести навыки работы с наиболее распространенными схемами включения.


В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

вопросы технического, программного, математического моделирования. Алгоритмы и пакеты программ, типовые процедуры и маршруты проектирования, программного и информационного обеспечения САПР, включая состав и структуру технических средств САПР. Математические модели, методы и алгоритмы автоматизированного выполнения проектных процедур.

Уметь:

выбирать и применять прикладное программное обеспечение для решения конкретных инженерных задач. Оценивать эффективность применения альтернативных элементов математического обеспечения САПР в конкретных ситуациях, выбирать нужные компоненты базового и прикладного программного обеспечения, формулировать задания на входных языках САПР, выполнять проектные процедуры в диалоговом режиме работы с ЭВМ, интерпретировать получаемые результаты, способностью разбивать общую задачу на более простые, частные.


Иметь представление:
  • Об использовании ЭВМ в расчетных и управляющих задачах и целях управления радиоустройствами;
  • Об автоматизации схемотехнического проектирования аналоговых и цифровых радиоустройств;
  • Об использовании ЭВМ для подготовки технолого-конструкторской документации.


2. Тематический план курса


Номер темы

Название


раздела (темы)
Распределение часов ( ауд. )
К.п., к.р., РГР, кон. р., дом. зад. и др.
Рей-тинг

Конт-роль

(№)
Внеаудиторная

СРС

(часов)

Всего
Лек-ции
Практи-

ческие занятия
Лабораторные занятия

Семестр 8

1
Общие сведения
2
2









1
1

2
Модели элементов и схем

1
1









1
1

3
Пассивные компоненты и их модели
3
2



1



1
1

4
Модели полупроводниковых приборов.

2
2









1
2

5
Моделирование схемы в частотной области.
6
4



2



1
4

6
Моделирование схемы во временной области.
6
4



2



1
4

7
Моделирование работы RLC фильтра.
2
2









2
4

8
Идеальный операционный усилитель (ОУ).
2
2









2
2

9
Основные схемы включения ОУ.
2
2









2
2

10
Внутренняя структура ОУ
1
1









2
2

11
Моделирование линейных аналоговых вычислительных схем на ОУ
16
8



8



2
8

12
Активные электрические фильтры на ОУ.
8
4



4



3
5





























Итого:………
51
34



17






36



























3. Содержание дисциплины


3.1. Теоретический курс

3.1.1. Общие сведения

Цели преподавания и содержания дисциплины. Связь со смежными дисциплинами. Основные требования и объем курса. Обзор возможностей программы моделирования B2 spice. Рекомендуемая литература.


3.1.2. Модели элементов и схем.

Классификация моделей. Базовый набор элементов моделей. Пассивные элементы R, L, C.


3.1.3. Пассивные компоненты и их модели.

Особенности замещения R,L,C в диапазоне высоких и низких частот.


3.1.4. Модели полупроводниковых приборов.

Модель полупроводникового диода. Модель биполярного транзистора.


3.1.5. Моделирование схемы в частотной области.

Построение АЧХ, ФЧХ RC и RL фильтров с помощью программы B2Spice. Исследование RC, RL фильтров.


3.1.6. Моделирование схемы во временной области.

Моделирование прохождения сигналов типа меандр, гармонический сигнал, гармонический сигнал+константа через RC и RL фильтры с помощью программы B2Spice.


3.1.7. Моделирование работы RLC фильтра.

Исследование последовательных и параллельных фильтров RLC, режекторные(заграждающие) и полосовые фильтры. Построение АЧХ и ФЧХ в программе B2Spice.


3.1.8. Идеальный операционный усилитель.

Разъяснение принципов действия схем на ОУ и приближенного их анализа. Свойства идеального ОУ.


3.1.9. Основные схемы включения операционного усилителя.

Основные схемы включения ОУ. Достоинства и недостатки дифференциального, инвертирующего и неинвертирующего включения операционного усилителя в схемы; коэффициент усиления.


3.1.10. Внутренняя структура операционных усилителей.

Функциональная и структурная схемы ОУ. Принцип работы функциональных узлов и их схемотехнические решения. Стандартная (упрощенная) схема ОУ. Влияние паразитных емкостей и многокаскадной структуры ОУ на частотные характеристики схемы. Устойчивость ОУ с обратной связью. Логарифмическая асимптотическая амплитудно-частотная (ЛАЧХ) и фазово-частотная (ЛФЧХ) характеристики. Скорость нарастания и инерция ОУ. Параметры операционных усилителей.


3.1.11. Моделирование линейных аналоговых вычислительных схем на ОУ.

Анализ схем суммирования, интегрирования, дифференцирования на идеальных операционных усилителях. Исследование в частотной области АЧХ, ФЧХ. Исследование во временной области с использованием различных тестовых входных сигналов: гармонический сигнал, гармонический сигнал с ненулевым средним значением, трапецеидальный сигнал, меандр. Анализ изменений в результатах моделирования при переходе от идеального ОУ к реальному.


3.1.12. Активные электрические фильтры на ОУ.

Назначение электрических фильтров на ОУ. Фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые фильтры. Исследование в частотной области АЧХ, ФЧХ. Исследование во временной области с использованием различных тестовых входных сигналов: гармонический сигнал, гармонический сигнал с ненулевым средним значением, трапецеидальный сигнал, меандр. Анализ изменений в результатах моделирования при переходе от идеального ОУ к реальному.


Перечень тем лабораторных работ:
  1. Изучение пассивных фильтров
  1. Изучение активных фильтров
  1. Изучение интегратора на операционном усилителе
  1. Изучение дифференциатора на операционном усилителе
  1. Изучение сумматора на операционном усилителе


3.2. Рейтинг-контроль .

Рейтинг-контроль проводится три раза за семестр. Он предполагает оценку суммарных баллов по следующим составляющим: активность на лекциях, включая их посещение; количество и качество выполнения лабораторных работ; объем и качество выполнения расчетных и контрольных работ.


4. Самостоятельная работа.


Самостоятельная работа студентов включает закрепление теоретического материала и подготовку к выполнению лабораторных. Основа самостоятельной работы - изучение литературы по рекомендованным источникам и конспекту лекций и письменное выполнение заданий самоподготовки к каждой лабораторной работе. Повышению эффективности самостоятельной работы способствует систематические проведение консультаций по лекционному курсу.

Методические материалы: Требования сформулированы в [3], но при выполнении индивидуальных заданий могут использоваться другие источники (см. п. 6).

Контрольные мероприятия предусматривают проверку выполнения индивидуальных заданий совмещенную с рейтинг-контролем.


5. Использование современных информационных технологий.

Студентам предоставляется компьютерный конспект лекций и описания всех лабораторных работ. Компьютерные технологии могут также использоваться для задач оформления лабораторных работ.


6. Список основной и дополнительной литературы.

6.1. Основная.

1.Новиков А.А. , Амелина М.А. Математическое моделирование в электронике.- Смоленск: МЭИ филиал в г. Смоленске, 2006.

2. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 2000.

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.:, Высшая школа, 1988.

4. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1998.

5. Фолкенберри Л. Применение ОУ и линейных ИС: Пер. с англ. – М.: Мир, 1985.

6. Роберт Хайнеман. Pspice. Моделирование работы электронных схем. ДМК-пресс. Серия: «В помощь радиолюбителю», 2001.

7. Дж. Кеоун. OrCAD Pspice. Анализ электрических цепей, 1-е издание, 2008.

8. Роберт Хайнеманн. Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE, ДМК-пресс, 2008.


6.2. Дополнительная.

1. ссылка скрыта

2. Зиновьев А.Л., Филиппов Л.И. Введение в специальность радиоинженера. – М.: Высшая школа 1989.

3. Ионкин П.А., Миронов В.Г. Синтез RC-схем с активными независимыми элементами. – М: Энергия, 1976.

4. Конторович М.И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. – М.: Советское радио, 1975.

5. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем. – М.: Советское радио, 1976.


Рабочая программа составлена согласно ГОС специальности (направления):

направления 210302 “Радиотехника”, 210301 "Радиофизика"

(Специалист), утвержденного в 20___г.


Рабочую программу составил доц. Поздняков В.А.

(должность, фамилия, и.о.)

Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры РТ и РС

(наименование кафедры)

«____»_________________20 г., протокол №_____________

Зав. кафедрой проф. Никитин О.Р.



Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании учебно-методической комиссии специальности (направления)_______________________________________

«________»_________________20___г., протокол №_____________.

Председатель учебно-методической комиссии _________________________



Программа переутверждена:


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________



на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________



на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________


на____________учебный год, протокол №__________от ______________

Зав. кафедрой ____________________________