Рабочая программа учебной дисциплины основы компьютерного проектирования рэс направление подготовки 210400 Радиотехника
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины «основы компьютерного проектирования и моделирования, 154.52kb.
- Рабочая программа дисциплины основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных, 255.77kb.
- Рабочая программа опд. Ф. 8 Основы компьютерного проектирования и моделирования рэс, 167.53kb.
- Основы компьютерного проектирования и моделирования рэс, 34.5kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины численные методы Направление подготовки 210400, 273.35kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины теория вероятностей и математическая статистика, 830.1kb.
- Программа вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление, 154.63kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «конструирование и технология рэс» Цикл, 170.35kb.
- Программа вступительных испытаний направление подготовки: 210400 Телекоммуникации Уровень, 74.5kb.
- Программа по дисциплине "Основы компьютерного проектирования и моделирования" для направления, 154.09kb.
Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарёва»
Институт физики и химии
Кафедра систем автоматизированного проектирования
-
УТВЕРЖДАЮ
Ректор__________ С.М.Вдовин
«____»______________201__ г.
Номер внутривузовской регистрации_____________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы компьютерного проектирования РЭС
Направление подготовки
210400 Радиотехника
Профиль подготовки
Радиотехника
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
г. Саранск
2011 г.
1. Цели и задачи учебной дисциплины:
Целью освоения учебной дисциплины основы компьютерного проектирования РЭС является ознакомление студентов с основами компьютерного проектирования и моделирования с применением современных пакетов прикладных программ (ППП) для автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств (РЭС).
В процессе изучения дисциплины решаются следующие задачи:
определение целей, способов, задач и процессов автоматизированного компьютерного проектирования и моделирования;
изучение математических основ компьютерного моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности и электромагнитных полей;
ознакомление с алгоритмами компьютерного анализа и оптимизации аналоговых и цифровых устройств;
ознакомление с современными ППП для автоматизированного компьютерного проектирования РЭС и методами их использования.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к федеральному компоненту общепрофессионального цикла.
Перед изучением дисциплины у студента должны быть сформированы следующие компетенции:
– владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);
– умеет логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
– использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
– владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером, как средством управления информацией (ОК-12);
– способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);
– способен выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);
Для изучения курса требуется
Знать:
основные понятия и методы математического анализа, аналитической геометрии, линейной алгебры, теории функций комплексного переменного, теории вероятностей и математической статистики, дискретной математики (ОК-10);
фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики, термодинамики, электричества и магнетизма (ОК-10);
технологию работы на ПК в современных операционных средах, основные методы разработки алгоритмов и программ, структуры данных, используемые для представления типовых информационных объектов, типовые алгоритмы обработки данных (ОК-12);
основные типы активных приборов, их модели и способы их количественного описания при использовании в радиотехнических цепях и устройствах;
Уметь:
– применять математические методы, физические и химические законы для решения практических задач (ОК-10, ПК-2);
Владеть:
– навыками письменного аргументированного изложения собственной точки зрения (ОК-1, ОК-2);
– методами решения дифференциальных и алгебраических уравнений, дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики, математической логики, функционального анализа (ОК-10);
– навыками практического применения законов физики, химии (ОК-10, ПК-2);
– методами построения современных проблемно-ориентированных прикладных программных средств (ОК-12, ОК-13);
– моделями активных приборов, используемых в радиотехнике;
Базовые предшествующие курсы: “Математика”, “Физика”, “Электроника”, “Информационные технологии”, “Основы теории цепей”, “Радиоматериалы и радиокомпоненты”, “Радиотехнические цепи и сигналы”, “Схемотехника аналоговых электронных устройств”. Полученные в результате изучения данной дисциплины знания и умения и навыки используются во всех последующих дисциплинах, содержащих разделы, посвященные моделированию и проектированию с применением ПК конкретных классов радиоэлектронных устройств и систем.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
– владеет методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей (ПК-4);
– умеет осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических систем (ПК-9);
готов выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и устройств радиотехнических систем в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);
способен выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе, с использованием стандартных пакетов прикладных программ (ПК-19).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
основные этапы проектирования и создания РЭС, принципы выбора конструкторских решений и обеспечения надежности (ПК-9, ПК-10, ПК-19);
методы анализа цепей постоянного и переменного тока во временной и частотной областях (ПК-4);
стандартные ППП, ориентированные на решение научных и проектных задач радиоэлектроники (ПК-19);
Уметь:
– применять компьютерные системы и ППП для проектирования и исследования радиотехнических устройств (ПК-19);
Владеть:
– методами анализа электрических цепей в стационарном и переходном режимах (ПК-4);
– типовыми программными средствами для автоматизации проектирования и моделирования радиоэлектронных цепей, устройств и систем (ПК-10);
4. Образовательные технологии
Изучение дисциплины предполагает использование традиционных способов коллективного обучения – лекций, лабораторных занятий, индивидуальных заданий с последующей отчетностью. Применяемые информационные технологии: лекции в форме презентаций, обучающие и тестирующие программы, электронные учебники.
5. Структура учебной дисциплины
| № п/п | Раздел учебной дисциплины | Курс | Семестр | Неделя семестра | Виды* учебной работы, в т.ч. СРС и трудоёмкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) | Форма промежуточной аттестации | ||
| Лекции | Лабораторные работы | СРС | |||||||
| 1 | Цели, способы, задачи и процессы автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | 3 | 6 | 1-2 (лекции) | 2 | | | | |
| 2 | Математические основы компьютерного моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности и электромагнитных полей | 3 | 6 | 3-6 (лекции) | 4 | | | | |
| 3 | Алгоритмы компьютерного анализа и оптимизации аналоговых и цифровых устройств | 3 | 6 | 7-12 (лекции), 1-12 (СРС) | 6 | | 45 | Проверка отчетов по индувидуальным заданиям | тестирование |
| 4 | Методы использования ППП для автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | 3 | 6 | 13-18 (лекции), 1-18 (СРС) | 6 | 36 | | Проверка отчетов по лабораторным работам | |
5.1 Содержание учебной дисциплины. Объем дисциплины и виды учебных занятий
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
| 6 | ||
| Аудиторные занятия (всего) | 54 | 54 |
| В том числе: | | |
| Лекции | 18 | 18 |
| Практические занятия (ПЗ) | | |
| Семинары (С) | | |
| Лабораторные работы (ЛР) | 36 | 36 |
| Самостоятельная работа (всего) | 54 | 54 |
| В том числе: | | |
| Курсовая работа | | |
| Контрольная работа | | |
| Расчетно-графические работы | | |
| Реферат | | |
| И(или) другие виды самостоятельной работы: | 54 | 54 |
| Подготовка к лабораторным работам | 45 | 45 |
| Подготовка к практическим занятиям | | |
| Подготовка к зачету | 9 | 9 |
| Подготовка к экзамену | | |
| Вид текущего контроля успеваемости | | тестир. |
| Вид промежуточной аттестации | | зач. |
| Общая трудоемкость дисциплины Час. Зач. ед. | 108 3 | 108 3 |
5.2. Содержание разделов учебной дисциплины
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1. | Цели, способы, задачи и процессы автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | Предмет и содержание курса. Способы проектирования — макетирование, физическое моделирование, математическое моделирование. Способы математического проектирования — ручной, с применением ЭВМ, автоматизированный. Типы задач проектирования. Типовая блок-схема процесса проектирования. Иерархичность процессов проектирования сверху вниз и снизу вверх. Функциональный, конструкторский и технологический разрезы в процессе проектирования. Понятие об имитационном и формульном проектировании. Понятие технологичности процесса проектирования. | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 2. | Математические основы компьютерного моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности и электромагнитных полей | Определение математической модели. Классификация параметров моделей. Классификация моделей. Основные характеристики моделей. Классификация уровней сложности радиоаппаратуры и функциональных уровней автоматизированного проектирования и их взаимосвязь. Иерархия и примеры моделей для разных функциональных уровней проектирования. Формальные и физические способы построения моделей. Основные методы машинного представления и моделирования электромагнитных полей. | |
| 3. | Алгоритмы компьютерного анализа и оптимизации аналоговых и цифровых устройств | Алгоритмы автоматизированного компьютерного моделирования аналоговых устройств на функциональном уровне. Типовые элементы функциональных схем и способы моделирования. Моделирование безынерционных функциональных схем. Моделирование временных диаграмм. Моделирование динамических характеристик функциональных схем во временной и частотной областях. Алгоритмы автоматизированного компьютерного моделирования аналоговых устройств на схемотехническом уровне. Моделирование статических режимов. Исходные уравнения и основные численные методы их решения. Моделирование переходных процессов. Моделирование частотных характеристик. Алгоритмы автоматизированного компьютерного моделирования цифровых устройств. Постановки задачи оптимизации и основные алгоритмы оптимизации, используемые в ППП. | Отчеты по: ИДЗ №1 (1-2 недели), ИДЗ №2, (3-6 недели) ИДЗ №3 (7-12 недели) |
| 4. | Методы использования ППП для автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | Определение ППП для автоматизированного компьютерного проектирования. ППП как человеко-машинная система. Классификация ППП. Виды обеспечения ППП. Лингвистическое обеспечение ППП. Состав лингвистического обеспечения и требования к нему. Классификация языков ППП. Современные диалоговые системы. Интеллектуальный интерфейс. Структура заданий на автоматизированное моделирование и проектирование РЭС. Представление исходных данных и результатов. Информационное обеспечение ППП. Состав и классификация информационного обеспечения ППП. Понятие о базах данных и СУБД. Базы знаний в ППП — интеллектуальные библиотеки типовых элементов и фрагментов схем и устройств, проектных операций и маршрутов проектирования. | Отчеты по ЛР №1 (1-6 недели), ЛР №2 (7-12 недели), ЛР №3 (13-18 недели) |
5.3 Разделы учебной дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
| № п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 1. | Цифровые устройства и микропроцессоры | | | + | |
| 2. | Радиоавтоматика | | | + | |
| 3. | Устройства СВЧ и антенны | | + | | |
| 4. | Основы конструирования и технологии производства РЭС | + | + | + | + |
| 5. | Радиотехнические системы | + | + | + | + |
5.4 Разделы дисциплин и виды занятий
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Всего час. |
| 1. | Цели, способы, задачи и процессы автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | 2 | | | | | 2 |
| 2. | Математические основы компьютерного моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности и электромагнитных полей | 4 | | | | | 4 |
| 3. | Алгоритмы компьютерного анализа и оптимизации аналоговых и цифровых устройств | 6 | | | | 45 | 51 |
| 4. | Методы использования ППП для автоматизированного компьютерного проектирования РЭС | 6 | | 36 | | | 42 |
6. Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоем-кость (час.) |
| 1 | 4 | Моделирование и анализ функциональной схемы линейной системы | 12 |
| 2 | 4 | Исследование временных и частотных характеристик линейных цепей | 12 |
| 3 | 4 | Измерение параметров биполярных транзисторов | 12 |
7. Самостоятельная работа
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование самостоятельной работы | Трудоем-кость (час.) |
| 1 | 3 | Синтез электрической принципиальной схемы аналогового РЭС по его функциональной модели | 15 |
| 2 | 3 | Расчёт временных и частотных характеристик аналогового РЭС | 15 |
| 3 | 3 | Расчёт статического режима аналогового РЭС | 15 |
8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-
методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Формой текущего контроля знаний студентов является контроль правильности выполнения и оформления лабораторных и самостоятельных работ.
Формой промежуточного контроля знаний студентов является тестирование.
Список основных вопросов для проведения тестирования представлен в Приложении 1.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины:
а) основная литература
- Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов/О.В.Алексеев, А.А.Головков, И.Ю.Пивоваров и др.; Под ред. О.В.Алексеева. — М.: Высш. шк., 2000. — 479 с., ил. (1 кх, 4 чз, 5 абн, 41 абу)
- Норенков И.П., Маничев В.В. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры. — М.: Высш. шк., 1983. — 272 с. (1 кх, 5 абу)
- Унифицированные интерактивные средства проектирования изделий электронной техники./Б.Л.Толстых, И.Л.Талов, В.Н.Харин и др. — М.: Радио и связь, 1984. — 136 с. (1 кх, 1 чз, 1 абн, 4 абу)
- Панфилов Д. И., Иванов В.С., Чепурин И.Н. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т./Под общей ред. Д. И. Панфилова — Т.2:Электроника. — М.: ДОДЭКА, 2000. — 288с. (1 кх, 5 каф. радиотехники)
- Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования MICROCUP 6. — М. Горячая линия-Телеком, 2001, — 344 с. (1 кх, 2 чз, 3 абн, 4 абу)
б) дополнительная литература
- Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. — 360с., ил. (1 кх)
- Автоматизация схемотехнического проектирования: Учебное пособие для вузов/В.Н.Ильин, В.М.Фролкин, А.И.Бутко и др.; под ред. В.Н.Ильина. — М.: Радио и связь, 1987. — 368с. (1 кх)
- Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение: — М.: Солон-Р, 2001, — 726 с. (1 кх)
- Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLAB 8.0. — М.: Солон-Р, 2000. — 700 с. (1 кх)
- Очков В.Ф. MathCAD 8 Pro для студентов и инженеров. Учеб. Пособие для вузов. М: Компьютер, 1999. 523 с. (1 кх, 1 абн)
- Мартынов Н.Н., Иванов А.П. MATLAB 5.X: Вычисления, визуализация, программирование. — М: Кудиц-Образ, 2000. — 336 с. (1 кх)
в) программное обеспечение и Интернет- ресурсы
- Электронный конспект лекций;
- Методические указания к выполнению лабораторных работ;
- Компьютерные программы для поддержки выполнения лабораторных работ;
- Наборы презентаций для лекционных занятий.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- Аудитория для проведения лекционных занятий, имеющая необходимое количество посадочных мест (для занятий с группой из 30 студентов) и оснащенная оборудованием для проведения презентаций (ноутбук, проектор);
- Аудитория с персональными компьютерами для проведения лабораторных занятий, имеющая необходимое количество рабочих мест (для занятий с подгруппой из 12-15 студентов), оборудованная персональными компьютерами на базе процессора Intel Pentium II или выше, оснащенных необходимым системным и прикладным программным обеспечением.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Лекционные занятия
Лекционные занятия следует проводить с применением демонстрационного материала, представленного в виде презентации на ПК с проектором. Желательно обеспечиь студентов раздаточным материалом на 1-2 лекции вперед. Этот материал носит иллюстративный характер (схемы, графики) и ни в коем случае не подменяет конспект, который студент должен составиь самостоятельно.
Лабораторный практикум
Лабораторный практикум проводится в компьютерном классе, с использованием оригинальной методики и стандартных ППП для автоматизации проектирования и моделирования (MATLAB\Simulink версия 6.5 или выше, MICROCUP версия 5.0 или выше, Electronics Workbench версия 5.0 или выше).
Для текущего контроля успеваемости (по отдельным разделам дисциплины) и промежуточной аттестации рекомендуется использовать компьютерное тестирование, а для итогового контроля – зачет.
Авторы (разработчики):
| кафедра САПР (место работы) | | доцент (занимаемая должность) | | Шамаев А.В. (инициалы, фамилия) |
| | | | | |
| кафедра САПР (место работы) | | доцент (занимаемая должность) | | Пальдяев Н.Н. (инициалы, фамилия) |
| | | | | |
| Рецензенты(эксперты) | | | | |
| ____________________ (место работы) | | _______________ (занимаемая должность) | | _________________ (инициалы, фамилия) |
| ____________________ (место работы) | | _______________ (занимаемая должность) | | _________________ (инициалы, фамилия) |
Программа одобрена на заседании
(Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет)
от года, протокол № .
Приложение 1
Основные вопросы для проведения промежуточного тестирования
1. Что такое импульсная характеристика цепи?
2. Что такое переходная характеристика цепи?
3. Что такое операторная передаточная функция цепи?
4. Как связана импульсная характеристика цепи с операторной передаточной функцией?
5. Как связана передаточная характеристика цепи с операторной передаточной функцией?
6. Чем определяется характер изменения и длина импульсной характеристики цепи?
7. Из каких соображений на практике необходимо выбирать параметры входного сигнала, чтобы выходной отклик цепи соответствовал импульсной характеристике цепи?
8. Из каких соображений на практике необходимо выбирать параметры входного сигнала, чтобы выходной отклик цепи соответствовал переходной характеристике цепи?
9. Как операторным методом рассчитать импульсную характеристику цепи?
10. Как операторным методом рассчитать переходную характеристику цепи?
11. Как в программе MICROCUP выполнить анализ цепи по постоянному току?
12. Как в программе MICROCUP выполнить анализ частотных характеристик цепи?
13. Как в программе MICROCUP выполнить анализ переходных процессов?