Утверждаю

Вид материала

Программа

Содержание Содержание дисциплины 4. Переходные процессы в электрических цепях. 6. Полупроводниковые приборы 7. Электронные схемы цифровой техники 8. Электронные усилители. 9. Импульсные и линейные схемы электроники. Лабораторный практикум Курсовая работа Материально-техническое обеспечение

Подобный материал:

• Утверждаю утверждаю, 21.26kb.
• «утверждаю» «утверждаю», 262.03kb.
• Утверждаю утверждаю, 393.06kb.
• «Утверждаю» «Утверждаю» Председатель Совета доу заведующий мдоу №25, 113.74kb.
• Кикбоксинг против наркомании и детской преступности «Утверждаю» «Утверждаю», 78.29kb.
• Утверждаю: утверждаю, 156.74kb.
• «утверждаю» «утверждаю» Председатель республиканского Директор маоудод «цдтт №5» совета, 42.86kb.
• Утверждаю» «Утверждаю», 163.81kb.
• «Динамо», 49.89kb.
• Утверждаю: утверждаю: Председатель Глава администрация оо «Гомельский рыболовный клуб», 78.23kb.

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет вычислительной техники


Кафедра «Вычислительная техника»

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФВТ

________________Б.Д.Шашков

_____________________2001г.


Рабочая программа дисциплины

Электротехника и электроника

по подготовке дипломированных специалистов

по направлению 654600 специальности 220100


Программу разработал к.т.н., доцент

__________ Л.А.Брякин


Программа одобрена на заседании кафедры ВТ,

протокол № от __________________ 2001г.


Зав. кафедрой ВТ д.т.н., профессор

___________ Н.П.Вашкевич


Согласовано: д.т.н., профессор

Председатель НМК ФВТ ___________ П.П.Макарычев

Программа разработана в соответствии со следующими документами:

• Государственным образовательным стандартом Минобразования РФ по направлению подготовки 654600 и специальности 220100;
  
• рабочим учебным планом Пенз.ГУ по специальности 220100;
  
• примерной программой дисциплины «Электротехника и электроника».
  

1. Цели и задачи дисциплины
   

Целью дисциплины является изучение основных законов и методов расчёта электрических цепей, принципов работы электродвигателей и генераторов, изучение основных положений электроники, принципов действия электронных приборов, изучение базовых схем электроники и современных элементов ЭВМ, их основных характеристик, параметров и особенностей расчета, изучение программ электронного моделирования цепей и схем.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
   

В результате изучения дисциплины студенты должны:

-знать:

• основные законы и методы расчёта линейных электрических цепей,
  
• способы упрощённого расчёта нелинейных цепей,
  
• способы анализа и синтеза простых электронных схем,
  
• принципы работы и сравнительные свойства современных элементов ЭВМ,
  
• принципы работы основных полупроводниковых приборов и способы их применения для решения технических задач,
  
• проблемы передачи информации и их решения,
  
• принципы работы источников вторичного электропитания.
  

-уметь:

• пользоваться осциллографом и другой измерительной аппаратурой,
  
• уметь моделировать электронные схемы на ЭВМ и объяснять результаты моделирования,
  
• уметь пользоваться справочной литературой по микросхемам и другим компонентам схем,
  
• уметь выбирать при проектировании элементную базу с учётом решаемых задач,
  
• уметь найти простейшие неисправности в разработанных схемах и устранить их,
  
• уметь выполнить синтез простейшей схемы, содержащей полупроводниковые компоненты и рассчитать эту схему,
  
• уметь разработать или использовать готовые схемные решения при необходимости приёма аналоговой информации с датчиков и подготовки её для передачи в ЭВМ.
  

-иметь опыт:

• в расчёте простых линейных и нелинейных цепей,
  
• в выборе элементной базы при проектировании спецаппаратуры,
  
• в проектировании простых электронных устройств приёма и предварительной обработки информации с датчиков и подготовки к вводу в ЭВМ,
  
• в использовании справочной литературы,
  
• настройке электронных схем,
  
• в использовании средств моделирования для анализа и синтеза электронных схем,
  
• в использовании измерительной аппаратуры.
  

-иметь представление:

• о перспективах развития электроники и элементной базы ЭВМ,
  
• о принципах работы простейших полупроводниковых приборов,
  
• о принципах работы основных схем электроники,
  
• о принципах работы вторичных источников электропитания,
  
• о динамических свойствах современных элементов и о перспективах повышения быстродействия.
  

3. Объём дисциплины и виды учебной работы
   

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
		3	4
Общая трудоёмкость дисциплины	238	119	119
Аудиторные занятия	153	85	68
Лекции	85	51	34
Лабораторные работы	68	34	34
Самостоятельная работа, в т.ч. курсовая работа	85	34	51
Вид итогового контроля (экзамен, зачёт)		экзамен, зачёт	зачёт, курс. работа

4. Содержание дисциплины
   
   1. Разделы дисциплины и виды занятий
      

№п\п	Раздел дисциплины	Количество часов
		Лекции	Лаб.раб.	Сам.раб
1	Введение. Предмет дисциплины и общие сведения.	2
2	Электрические сигналы, их измерение, наблюдение и применение.	4	6
3	Основные законы и понятия теории цепей.	8	6
4	Основные свойства и эквивалентные параметры электрических цепей при синусоидальных токах.	4	6
5	Методы расчёта электрических цепей при установившихся режимах.	10	2
6	4. Переходные процессы в электрических цепях.	4	4
7	5. Трёхфазная сеть и электрические машины.	2	4
8	6. Полупроводниковые приборы	10	8
9	7. Электронные схемы цифровой техники	23	14
10	8. Электронные усилители	10	10
11	9. Импульсные и линейные схемы электроники	6	8
12	Заключение	2

* - самостоятельная работа в объёме 85 часов отводится на освоение лекционного материала, подготовку к лабораторным занятиям, оформление отчётов по лабораторным занятиям и выполнение курсовой работы.

2. Содержание разделов дисциплины
   

Введение.

В1. Предмет дисциплины, её цель, решаемые задачи и структура.

В2. Общие сведения и понятия.

В3. Электрические сигналы и способы их измерения, использования и наблюдения.


1. Основные законы и понятия теории цепей.

1. Составные части электрических цепей и схем.
   
2. Основные законы электрических цепей.
   
3. Порядок расчёта электрических цепей. Методы расчёта простейших цепей.
   
4. Основные компоненты электрических цепей.
   
5. Законы и параметры магнитных цепей.
   
6. Задачи анализа и синтеза электрических цепей.
   
7. Анализ простейших электрических цепей. Интегрирующие и дифференцирующие цепи и их применение в вычислительной технике.
   

2. Основные свойства и эквивалентные параметры электрических цепей при синусоидальных токах.
   
   1. Источники синусоидальных э.д.с. и их параметры. Амплитудные, средние, действующие значения.
      
   2. Векторные диаграммы и их применение.
      
   3. Параметры электрической цепи по переменному току.
      
   4. Активная, реактивная и полная мощности.
      

3. Методы расчёта электрических цепей при установившихся режимах.
   
   1. Комплексный и операторный методы.
      
   2. Методы расчёта простейших цепей с помощью комплексного метода.
      
   3. Метод контурных токов.
      
   4. Метод узловых потенциалов.
      
   5. Метод эквивалентного генератора.
      
   6. Резонансные явления в электрических цепях.
      

Выводы по разделу


4. Переходные процессы в электрических цепях.

4.1. Переходные процессы в цепях с сосредоточенными параметрами.

2. Переходные процессы в цепях с распределёнными параметрами.
   

Выводы по разделу

4. Трёхфазная сеть и электрические машины.
   
   2. Преимущества трёхфазной сети и её организация.
      
   3. Способы подключения нагрузки к трёхфазной цепи.
      
   4. Электрические машины постоянного и переменного тока. Генераторы и двигатели.
      
   5. Электробезопасность.
      

Выводы по разделу


6. Полупроводниковые приборы

6.1. Полупроводники. Общие сведения, основные параметры, собственный и примесный полупроводники, токи в полупроводниках.

6.2. Полупроводниковый диод

6.2.1. Контактные явления в полупроводнике, pn-переход и его свойства.

6.2.2. Характеристики и параметры диодов.

6.2.3. Особенности расчета схем с диодами и модели диодов.

6.2.4. Разновидности диодов и области их применений. Маркировка диодов.

6.3. Биполярные транзисторы

6.3.1. Общие сведения. Принципы работы.

6.3.2. Основные схемы включения транзисторов.

6.3.3. Модели транзистора. Эквивалентные схемы биполярного транзистора.

6.3.4. Динамические и статические свойства транзисторов.

6.3.5. Маркировка транзисторов.

6.4. Полевые транзисторы. Общие сведения, транзисторы с управляющим р-п переходом и МДП-транзисторы: принцип работы, основные свойства и характеристики, условные обозначения.

6.5. Разновидности полупроводниковых приборов. Тиристоры и области их возможных применений. Оптотиристоры, фототранзисторы, оптроны, транзисторы с проницаемой базой.

Выводы по разделу


7. Электронные схемы цифровой техники

7.1. Общие сведения. Элементы ЦВМ, условные обозначения на схемах, логические функции И, ИЛИ, НЕ и их физическая реализация: диодная и транзисторная логика.

7.2. Транзисторный ключ.

7.2.1. Статика транзисторного ключа. Основная схема, особенности функционирования и расчета.

7.2.2. Динамика транзисторного ключа. Модель ключа, этапы переключения, расчет продолжительности этапов.

7.2.3. Способы повышения быстродействия транзисторных ключей. Проблема быстродействия, форсирующий диод, нелинейная отрицательная обратная связь, транзистор Шотки.

7.3. Диодно-транзисторные логические элементы (ДТЛ). Базовая схема, принцип работы, реализуемая логическая функция, расчетные соотношения.

7.4. Транзисторно-транзисторные логические элементы (TТЛ).

7.4.1. Общие сведения. Классификация.

7.4.2. ТТЛ с простым инвертором. Схема и принцип работы, расчетные соотношения.

7.4.3. ТТЛ со сложным инвертором. Базовая схема, принципы работы в статике и динамике, статические характеристики, входные диоды, способ коррекции передаточной функции, расчетные соотношения, проблема борьбы с помехами по цепи питания и ее решение.

7.4.4. Схемные разновидности ТТЛ. ТТЛ с диодами Шотки, с повышенной нагрузочного способностью, с открытым коллектором, с расширением по ИЛИ, с тремя состояниями (магистральные усилители).

7.5. Эмиттерно-связанные логические элементы (ЭСЛ). Базовая схема, принципы работы в статике и динамике, особенносги расчета с учетом динамики, проблема формирования опорного напряжения, выполняемые логические функции.

7.6. Логические элементы на МДП-транзисторах. Основные схемные решения, КМДП-элементы, логические функции.

7.7. Сравнительные свойства и области применений рассмотренных элементов и технологий.

7.8. Преобразователи логических уровней.

7.9. Триггеры ЦВМ.

7.9.1.Общие сведения.

7.9.2. RS-триггеры.

7.9.3. D- и JK-триггеры. Использование этих триггеров для реализации пересчётных схем.

Выводы по разделу


8. Электронные усилители.

8.1. Общие сведения. Классификация, свойства и характеристики усилителей, обратная связь и ее влияние на свойства усилителей. Многокаскадный усилитель: проблема повышения коэффициента усиления, способы связи каскадов и особенности расчета многокаскадных усилителей.

8.2. Усилительные каскады.

8.2.1. Общие сведения. Проблема выбора и стабилизации положения рабочей точки.

8.2.2. Каскад с общим эмиттером. Графический и аналитический расчет, организация цепей автоматического смещения рабочей точки, особенности расчета граничных частот усиления.

8.2.3. Каскады с общим коллектором и общей базой. Особенности расчета.

8.2.4. Дифференциальный каскад. Особенности работы и расчета.

8.2.5. Выходные каскады усилителей. Основные схемные решения, режимы работы транзисторов, классы усилителей, защита от короткого замыкания.

8.3. Операционные усилители и усилители постоянного тока. 4.3.1 Общие сведения. Проблема дрейфа нуля.

8.3.2. Операционный усилитель в составе решающего усилителя. Основные правила расчета схем на операционных усилителях с отрицательной обратной связью, выполнение математических операций с помощью операционных усилителей.

8.3.3. Основные статические свойства операционных усилителей. Коэффициент усиления без обратной связи, диапазон выходных сигналов, смещение и дрейф нуля, входное сопротивление и входные токи, минимальное сопротивление нагрузки и другие параметры.

8.3.4. Основные динамические свойства. Граничная частота усиления, частота единичного усиления, скорость слежения. 4.3.5 Организация цепей коррекции и балансировки операционного усилителя.

8.3.6. Особенности организации каскадов операционного усилителя. Проблема повышения коэффициента усиления и ее решение с помощью генераторов стабильного тока, другое применения генераторов в сосгаве усилителя, проблема входного сопротивления.

Выводы по разделу


9. Импульсные и линейные схемы электроники.

9.1. Генераторы и формирователи прямоугольных импульсов. Мультивибраторы и одновибраторы, реализация на транзисторах, логических элементах и на операционных усилителях, блокинг-генераторы.

9.2. Генераторы пилообразных напряжений.

9.3. Генераторы гармонических сигналов.

9.4. Активные фильтры.

9.5. Источники питания. Общие сведения, основные параметры. Линейные и импульсные источники. Стабилизаторы параметрические и компенсационные.

Выводы по разделу

Заключение. Перспективы развития электроники применительно к средствам вычислительной техники.

4. Лабораторный практикум
   

№ п\п	№ раздела дисцип.	Наименование лабораторной работы	Количество часов
1	1	Изучение лабораторного оборудования	6
2	1	Экспериментальная проверка основных законов электрических цепей	6
3	1	Исследование интегрирующих и дифференцирующих цепей	4
4	2	Исследование простейших электрических цепей на переменном токе	6
5	2	Исследование резонансных явлений в электрических цепях	4
6	4	Изучение особенностей прохождения сигналов в длинных линиях	2
6	5	Изучение особенностей работы трёхфазных сетей	2
7	6	Изучение свойств и областей применения полупроводниковых диодов	6
8	6, 8	Изучение свойств биполярных транзисторов и применение их в усилительных каскадах.	4
9	6, 8	Полевые транзисторы и их применение в усилителях.	2
10	7	Изучение схемотехники транзисторных ключей и транзисторной логики.	6
11	7	Транзисторно-транзисторная логика.	6
12	8	Операционные усилители и их возможные применения.	6
13	9	Изучение импульсных и линейных схем электроники.	4
14	9	Изучение схемы стабилизации напряжения.	4

4. Курсовая работа
   

Типовая курсовая работа посвящается проектированию устройства предварительной обработки аналогового сигнала с заданными функциональными возможностями с применением современных цифровых микросхем и операционных усилителей и расчету простейшего электронного узла и проверке правильности расчета путем моделирования на ЭВМ. Источником информации при этом может служить какой-либо датчик с аналоговым выходом.

4. Материально-техническое обеспечение
   

Лабораторный практикум базируется на применении универсальных стендов-конструкторов и на применении программ моделирования электронных схем «Electronics Workbench».

4. Рекомендуемая литература
   

Основная

1. В.Г.Гусев, Ю.М.Гусеа. Электроника.- М.: ВШ, 1982г.

2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники.- М.: Сов. радио. 1980г.

3. Пасынков В.В.„ Чиркин Л.Е. Полупроводниковые приборы." М.: ВШ, 1987г.

4 Агаханян Т.М. Интегральные микросхемы.- М,: 'Энергоатомиздат, 1983г.

5. И.М.Викулин, В.И.Стафеев. Физика полупроводашковых приборов.- М.: Радио и связь, 1990 г.

6. Л.А.Брякин. Электронные схемы средств вычислительной техники. Методические указания к лабораторным работам. РИО ППИ. Пенза, 1991г.

7. Л.А.Брякин. Цифровые и аналоговые элементы вычислительной техники. Методические указания к лабораторным работам. РИО ППИ. Пенза, 1990 г.

8. Л.А.Брякин. Аналоговые и цифровые элементы и узлы ЭВМ. Методические указания к практическим занятиям. РИО ППИ, Пенза, 1994г.

9. Н.М.Соломатин. Логические элементы ЭВМ.

10. Л.А. Брякин. Особенности расчёта и применения электронных схем в средствах вычислительной техники. Методические указания к курсовой работе. РИО ПГУ. Пенза, 1999г.
    
11. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. - М.: ВШ, 1973.- 752с., ил. –200 экз.
    
12. Л.Р.Нейман, К.С.Демирчян. Теоретические основы электротехники. В двух томах. Т.1. Л.: Энергия, 1975. – 524с., ил . Т.2. Л.: Энергия, 1975. – 408с., ил.
    
13. Г.Г.Рекус, А.И.Белоусов. Сборник задач по электротехнике и основам электроники. М.: ВШ, 1991. – 416с, ил.
    
14. В.В.Крылов, С.Я.Корсаков. Основы теории цепей для системотехников. – М.: ВШ, 1990.-224с. ил.
    

Дополнительная.

1. П. Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. В двух томах,-М.: .Мир, 1983г.

2. Ю.Е.Наумов. Интегральные логичестше схемы.- М.: Сов. радио, 1970г.

3. Е.П.Угрюмов. Элементы и узлы ЭЦВМ." М.: ВШ, 1976г.

4. И.Е.Ефимов и др. Микроэлектроника.- М.: ВШ, 1987г.
   
5. К.В.Шалимова. Физика полупроводников.- М.: Энергия, 1971г
   
6. Сборник задач по теоретическим основам электротехники: Учеб. пособие. / Л.А.Бессонов, И.Г.Демидова, М.Е.Заруди и др.; Под ред. Л.А.Бессонова.- М.: ВШ, 1980 – 472с., ил.
   
7. Н.М.Белоусова, О.В.Толчеев. Преподавание электротехники. – М.: ВШ, 1988.- 191с., ил.
   
8. М.Ю.Анвельт, Ю.Х.Пухляков, М.А.Ушаков. Электротехника. – М.: Учпедгиз, 1963. – 240с., ил.
   

4. Переутверждение программы на очередной учебный год
   

Учебный год	Учебные группы	Решение кафедры, № протокола, дата, подпись зав. кафедрой	Решение выпускающей кафедры, № протокола, дата, подпись зав. кафедрой	Лектор разработчик программы	№ изменения

Примечание: тексты изменений прилагаются.