Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 190.91kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 234.78kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности, 561.03kb.
- Рабочая программа дисциплины «теоретические основы теплотехники» Направление подготовки, 554.69kb.
- М. А. Сёмкин 2010 г. Рабочая программа, 290.2kb.
- Умк дисциплины «Электротехника и электроника. Радиоэлектроника» кафедры рэ. Дисциплина, 107.72kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические, 407.78kb.
- Многоуровневая учебная программа дисциплины электротехника и электроника для подготовки, 409.29kb.
- Рабочая программа по дисциплине Электротехника и электроника (наименование дисциплины), 195.99kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ в г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан ФАВТ
______________________
Ю.М. Вишняков
«____»___________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА и ЭЛЕКТРОНИКА
Направление подготовки
220400.62 «Управление в технических системах»
Профили подготовки
Управление и информатика в технических системах
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
г. Таганрог
2011
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения модуля “Электротехника” дисциплины «Электротехника и электроника» является обеспечение студентов базовыми знаниями современной теоретической электротехники и формирование основы для успешного изучения ими последующих предметов электротехнического цикла.
Основной целью освоения модуля “Электроника” является получение профессиональной подготовки студентов по электронным средствам, использующимся в современных устройствах автоматики, управления и информатики.
Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению цели 2 основной образовательной программы по направлению подготовки 220400.62 «Управление в технических системах»:
Цель направления 2. Организация базовой бакалаврской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома инженера или магистра в области автоматизации и управления, так и с целью дальнейшего самосовершенствования;
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина “Электротехника и электроника” входит в цикл профессиональных дисциплин (Б3). Знания дисциплин “Математика” (Б2.Б.2), “Физика” (Б2.Б.4) и “Информатика” (Б2.В.1) предшествуют изучению дисциплины “ Электротехника и электроника ” (Б3.Б.3). Для успешного усвоения материала дисциплины “ Электротехника и электроника ” обучающийся должен
знать:
– основные понятия и методы математической логики, математического анализа, алгебры, обыкновенных дифференциальных уравнений, теории функций комплексной переменной;
– фундаментальные законы природы и основные физические законы в области электричества;
– основы технологии работы на ПК в современных операционных средах;
уметь:
– применять математические методы и физические законы для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера;
владеть:
– методами построения математических моделей;
– навыками выполнения физических экспериментов и оценивания их результатов;
– современными информационными технологиями.
Материал дисциплины “Электротехника и электроника” используется при изучении дисциплин “Теория автоматического управления” (Б3.Б.2), “Практическая электроника”, (ФТД.2) “Электронные устройства систем автоматики” (Б3.ДВ2), “Микропроцессорная техника в системах управления” (Б3.ДВ3), “Основы силовой и преобразовательной техники” (Б3.В.2).
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Изучение дисциплины “Электротехника и электроника” способствует овладению следующими профессиональными компетенциями:
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);
-способностью владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
-способностью производить расчеты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием (ПК-10);
способностью разрабатывать проектную документацию в соответствии с имеющимися стандартами и техническими условиями (ПК-12);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
знать:
– фундаментальные законы, понятия и положения теоретической электротехники, важнейшие классы, свойства и характеристики электрических и магнитных цепей, основы расчета переходных процессов, частотных характеристик, периодических режимов, спектров, индуктивно-связанных, четырехполюсных и трехфазных цепей, фильтров, методы численного анализа, а также закономерности изучаемых физических процессов и явлений;
– устройство, основные физические процессы, характеристики и параметры, начала математического моделирования электронных приборов, элементов и компонентов интегральных микросхем, принципы построения, основные схемотехнические решения аналоговых устройств и систем электроники, их основные параметры и характеристики, основы математического описания, особенности реализации и применения;
уметь:
– рассчитывать линейные пассивные, активные, многополюсные и нелинейные цепи различными методами, выбирать оптимальный метод расчета, определять основные характеристики электротехнических процессов при стандартных и произвольных воздействиях, давать качественную физическую трактовку полученным результатам;
– обоснованно выбирать электронные приборы и интегральные микросхемы при создании конкретных устройств электроники, определять принципы построения устройств и схемотехнические решения, соответствующие поставленным задачам, выполнять расчёты режимов работы электронных устройств и определять их основные характеристики и параметры;
владеть:
– методами анализа цепей постоянного и переменного токов во временной и частотной областях, а также основами электротехнической терминологии;
– навыками схемотехнического проектирования электронных устройств и систем.
4. Структура и содержание дисциплины “Электротехника и электроника”
| Вид учебной работы | Всего часов |
| Общая трудоемкость дисциплины | 360/10 ЗЕТ |
| Аудиторные занятия: | 180 |
| – лекции | 72 |
| – практические занятия | 54 |
| – лабораторные работы | 54 |
| – другие виды аудиторных занятий | – |
| Самостоятельная работа | 50 |
| Курсовая работа | 30 |
| Контроль самостоятельной работы | 36 |
| Аттестация | Экзамен (4 и 5 семестры) |
Разделы дисциплины и виды занятий
Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетных единиц, 360 часов.
| № п/п | Раздел дисциплины “Электротехника и электроника” | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | ||||
| лек | лаб | пр | СРС | КСР | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| | Модуль “Электротехника” | | | | | | 32 | | экзамен |
| 1 | Основные понятия и законы теоретической электротехники | 4 | 1,2 | 4 | 2 | 4 | 5 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 2 | Анализ резистивных цепей | 4 | 3,4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 3 | Анализ установившегося синусоидального режима и частотных характеристик | 4 | 5,6,7 | 6 | 4 | 6 | 6 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 4 | Расчет переходных процессов в временной области при постоянных, стандартных и произвольных воздействиях | 4 | 8,9,10 | 6 | 4 | 6 | 6 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 5 | Операторный и спектральный методы расчета | 4 | 11,12, 13 | 6 | 0 | 6 | 6 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 6 | Расчет трехфазных, индуктивносвязанных и активных цепей | 4 | 14,15, 16 | 6 | 0 | 6 | 6 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 7 | Анализ нелинейных цепей | 4 | 17,18 | 4 | 4 | 4 | 6 | 3 | письменная контрольная работа, собеседования |
| | Модуль “ Электроника” | | | | | | | | экзамен |
| 1 | Полупроводниковые приборы и интегральные схемы | 5 | 1,2,3 | 6 | 8 | 2 | 1 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 2 | Усилители переменного тока | 5 | 4,5 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 3 | Усилители постоянного тока | 5 | 6 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 4 | Усилители с обратной связью | 5 | 7 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 5 | Решающие усилители | 5 | 8,9 | 4 | 8 | 2 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 6 | Активные RC-фильтры | 5 | 10,11 | 4 | 4 | 2 | 1 + 30 к.р. | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 7 | Вторичные источники питания | 5 | 12,13 | 4 | 4 | 2 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 8 | Генераторы гармонических колебаний и генераторы импульсов | 5 | 14,15 | 4 | 4 | 2 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| 9 | Аналоговые перемножители сигналов и устройства на их основе | 5 | 16 | 2 | 0 | 2 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования, защита курсовой работы |
| 10 | Электронные аналоговые ключи и устройства на их основе | 5 | 17,18 | 4 | 0 | 2 | 1 | 2 | письменная контрольная работа, собеседования |
| ИТОГО | 72 | 54 | 54 | 80 | 36 | | |||
5. Образовательные технологии
В рамках обучения по дисциплине “Электротехника и электроника” читаются лекции, проводятся лабораторные и практические занятия, выполняется курсовая работа. Лекции – информационные с использованием компьютерной и проекционной техники. При проведении практических занятий используется интерактивная доска и комплект прикладных программ Micro-Cap, при выполнении лабораторных работ – комплект прикладных программ Multisim, а при выполнении курсовой работы – комплекты прикладных программ Matlab и Micro-Cap.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1. Лабораторные занятия
6.1.1. Модуль “Электротехника”
| 1. Вводное занятие. Знакомство с рабочим местом, измерительными приборами |
| 2. Лабораторная работа № 1. Исследование простых линейных электрических цепей при действии гармонических сигналов. |
| 3. Лабораторная работа № 2. Исследование сложных линейных электрических цепей при действии гармонических сигналов. |
| 4. Лабораторная работа № 3. Исследование переходных процессов в электрических цепях. |
| 5. Лабораторная работа № 4. Исследование нелинейных электрических цепей. |
6.1.2. Модуль “Электроника”
| 1. Вводное занятие. Знакомство с рабочим местом, компьютерной программой Multisim 9. |
| 2. Лабораторная работа № 1. Транзисторы. |
| 3. Лабораторная работа № 2. Усилители переменного тока. |
| 4. Лабораторная работа № 3. Усилители постоянного тока с обратной связью. |
| 5. Лабораторная работа № 4. Линейные решающие усилители. |
| 6. Лабораторная работа № 5. Нелинейные решающие усилители. |
| 7. Лабораторная работа № 6. Стабилизаторы постоянного напряжения. |
| 8. Лабораторная работа № 7. Активные RC-фильтры. |
| 9. Лабораторная работа № 8. Генераторы импульсов. |
6.2. Темы домашних заданий:
1. Анализ простых линейных электрических цепей гармонического тока.
2. Анализ сложных линейных электрических цепей гармонического тока.
3. Расчет переходных процессов в электрических цепях.
6.3. Курсовое проектирование
Темы курсовых работ: 1. Конверторные фильтры нижних частот.
2. Квазилестничные фильтры нижних частот.
3. Конверторные фильтры верхних частот.
4. Квазилестничные фильтры верхних частот.
5. Конверторные полосовые фильтры.
6. Квазилестничные полосовые фильтры.
7. Квазилестничные режекторные фильтры.
Вариантность заданий обеспечивается различием схемных решений звеньев, составляющих фильтр, применением операционных усилителей либо типа VFB, либо CFB, а также значениями параметров фильтра – порядка фильтра, неравномерности АЧХ в полосе пропускания, коэффициента прямоугольности, гарантированного затухания в полосе режекции, граничной (центральной) частоты полосы пропускания.
Этапы проектирования.
| 1. Анализ технического задания к курсовой работе |
| 2. Составление и преобразование к заданному виду матрицы функций передачи фильтра |
| 3. Составление структурной схемы фильтра |
| 4. Выбор и анализ звеньев фильтра |
| 5. Составление принципиальной схемы фильтра |
| 6. Расчет принципиальной схемы фильтра |
| 7. Составление принципиальной схемы фильтра в пакете прикладных программ Micro-Cap |
| 8. Анализ амплитудно-частотной характеристики фильтра; поиск ошибок, возможно, допущенных при расчете и моделировании |
| 9. Определение рабочих параметров фильтра |
| 10. Исследование стабильности фильтра методом Монте-Карло |
| 11. Исследование влияния операционных усилителей на амплитудно-частотную характеристику фильтра |
| 12. Выбор элементной базы спроектированного фильтра |
| 13. Оформление пояснительной записки к курсовой работе |
| 14. Защита курсовой работы |
6.4. Темы контрольных работ:
– электрические цепи, напряжения и токи;
– законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме;
– анализ простых электрических цепей;
– анализ сложных электрических цепей;
– переходные процессы в линейных цепях;
– цепи с взаимно-индуктивными связями;
– цепи негармонического тока в установившемся режиме;
– транзисторы;
– усилители переменного тока;
– усилители постоянного тока с обратной связью;
– линейные решающие усилители;
– нелинейные решающие усилители;
– активные RC-фильтры;
– вторичные источники питания;
– генераторы импульсов;
– устройства на основе аналоговых ключей.
6.5. Тесты (прилагаются отдельно)
6.6. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов (СРС) направлена на подготовку к лабораторным и контрольным работам, на выполнение курсовой работы и домашних заданий.
Контроль самостоятельной работы студентов (КСР) осуществляется в виде письменных опросов по тематике предыдущих занятий, а также защиты домашних заданий и курсовой работы.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
7.1. Основная литература
7.1.1. Модуль “Электротехника”
1. Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи. – М.: Энергия, 1978. – 592 с.
2. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1, Т.2. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 533 с., 415 с.
3. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В.. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
4. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 2005. – 575 с.
7.1.2. Модуль “Электроника”
1. Калякин А.И. Электроника. Основы аналоговой схемотехники: Учеб. пособие. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1996. – 178 с.
2. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных: Учебник. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 320 с.
3. Христич В.В. Электроника: Тексты лекций. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. – 203 с. (Электронный вариант на сайте кафедры САУ).
7.2. Дополнительная литература
7.2.1. Модуль “Электротехника”
1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа,1983. –437 с. 2. Бирюков В.Н., Попов В.П., Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей. – М.: Высшая школа, 1985. – 239 с.
3. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. – М.: Радио и связь, 1988. – 560 с.
4. Воробиненко П.П. Теория линейных электрических цепей: Сборник задач и упражнений. – М.: Радио и связь, 1989. – 328 с.
5. Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1982. – 488 с.
7.2.2. Модуль “Электроника”
1. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Старордуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. – М.: Радио и связь, 1985. – 304 с.
2. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 320 с.
3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.
4. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: Учеб. пособие. 2-е изд. – М.: Гелиос АРВ, 2004. – 335 с.
5. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – 488 с.
6. Функциональные устройства на микросхемах / Под ред. В.З. Найдерова. – М.: Радио и связь, 1985. – 200 с.
7. Христич В.В. Синтез активных фильтров с низкой параметрической чувствительностью. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1999. – 109 с.
8. Христич В.В. Лабораторный практикум по курсу “Электроника”: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ, 2009. – 148 с. (Электронный вариант на сайте кафедры САУ).
9. Христич В.В. Справочник по расчету низкочувствительных активных фильтров. – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2005. – 348 с.
10. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Сов. Радио, 1979. – 368 с.
7.3. Программное обеспечение
1. Matlab.
2. Micro-Cap.
3. Multisim.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
В лаборатории электроники имеется 12 рабочих мест, оборудованных универсальными лабораторными стендами, измерительной аппаратурой и компьютерами.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 220400.62 «Управление и информатика в технических системах» по профилям «Управление и информатика в технических системах» и «Системы и средства управления технологическими процессами».
Автор д.т.н., доцент Христич В.В.
Зав. кафедрой САУ д.т.н., профессор Финаев В.И.
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.