Рабочая Учебная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника Направление: 050200 Физико-математическое образование
| Вид материала | Рабочая учебная программа |
- Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих в магистратуру на направление, 220.49kb.
- Учебная программа дисциплины опд. Р. 05. Математическая логика Направление: 050200, 71.65kb.
- Учебная программа дисциплины опд. Р. 05. Основы дискретной математики Направление:, 113.76kb.
- Рабочая программа по дисциплине: математический анализ направление, 531.3kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению 050200 «Физико-математическое, 500.22kb.
- Учебно- методический комплекс учебной дисциплины дпп. 04"Теоретические основы информатики", 530.12kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине «Технологии и методики обучения информатике», 457.47kb.
- Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению, 1100.02kb.
- График учебного процесса направление 050200 Физико-математическое образование профиль, 52.92kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру направление подготовки, 274.96kb.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Брянский Государственный университет
имени академика И.Г. Петровского»
Физико-математический факультет
Кафедра теоретической физики
Рабочая Учебная программа дисциплины
ДПП.03 Физическая электроника
Направление: 050200 Физико-математическое образование
Профиль подготовки бакалавров: физика
Степень (квалификация):
бакалавр физико-математического образования
Брянск 2009
Курс: 3
Семестр: 5, 6
Форма обучения: очная
Количество часов на дисциплину: 240 час.
Количество аудиторных часов: 100 час.; из них:
Лекций: 32 час.
Лабораторных занятий: 68 час.
Выписка из стандарта направления: 050200 Физико-математическое образование,
профиль подготовки бакалавров физика.
| ДПП.03 | Физическая электроника Классические и современные источники тока. Цепи переменного тока. Принцип действия машин постоянного и переменного тока. Преобразование тока и напряжения. Элементы автоматики. Принципы построения современной полупроводниковой элементной базы и многоэлементных структур. Функциональное назначение линейных цепей, электронных усилителей.Принципы передачи и приема сигналов в радиосвязи и радиоуправлении. Принципы оптической передачи информации.Принципы формирования, передачи и воспроизведения телевизионного изображения. Принципы регистрации сигналов теплового излучения. Устройства современной электронной техники. Практическое моделирование простых электронных устройств, приемников теплового излучения, устройств тепловой техники, радиоуправляемых моделей. | 240 |
Рабочим учебным планом для направления «физико-математическое образование» профиля «Физика» в 2009-2010 учебном году предусмотрены следующие объемы учебной нагрузки:
7 семестр
| Лекции | Лабораторные | кср |
| 16 | 34 | 5 |
Форма отчетности – зачет.
8 семестр
| Лекции | Лабораторные | кср |
| 16 | 34 | 5 |
Форма отчетности – зачет.
Лекции по дисциплине " Физическая электроника"
(Жирным шрифтом выделены вопросы государственного образовательного
стандарта Высшего профессионального образования, принятого 31.01.2005)
Первое полугодие (16 часов)
Лекция 1.
Структура учебной дисциплины. Список литературы. Обзор DVD – диска с электронными материалами по учебной дисциплине. Элементы радиотехнических цепей: резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы. Делитель напряжения. Делитель напряжения с коэффициентом деления, не зависящим от частоты. Два способа подключения измерительных приборов к участку цепи в зависимости от сопротивления участка цепи. Измерительные приборы: авометр АВО-63, комбинированный прибор Щ4313, электронный вольтметр В3-38, двухканальный электронный осциллограф. Измерение емкости конденсаторов и индуктивности катушек различными методами (метод амперметра–вольтметра, мостовая схема, резонансный метод, метод зарядки-разрядки конденсатора). Влияние внутреннего сопротивления амперметра на режим работы электрической цепи. Измерение выходного напряжения делителя напряжения на резисторах вольтметрами с различными внутренними сопротивлениями.
Лекция 2.
Цепи переменного тока.
Классификация электрических цепей по форме передаваемого сигнала – цепи постоянного, переменного токов, импульсного сигнала. Формы переменного тока (непериодическая, периодическая, синусоидальная). Основные параметры переменного синусоидального тока. Методы отображения синусоидальных величин. Идеальные R, L, C в цепи переменного синусоидального тока и основные понятия: активное, реактивное, полное сопротивление. Прямоугольные импульсы напряжения на экранах двух осциллографов с различной полосой пропускания усилителей “У”, на экране осциллографа с открытым и с закрытым входом “У”
Лекция 3.
Принципы построения современной полупроводниковой элементной базы и многоэлементных структур.
Электронно-дырочный переход: образование, формы, поведение при внешнем напряжении, параметры, характеристики. Полупроводниковый диод и его разновидности по технологии изготовления (сплавные, диффузионные и др.), по типу перехода (точечные, плоскостные), по физической природе процессов (туннельный, фотодиод, светодиод, инжекционный лазер), по назначению (выпрямительный, импульсный, стабилитрон, варикап и др.), их основные параметры и характеристики. Невозможность определения исправности кремниевых диодов омметром с параллельной схемой при напряжении внутреннего источника питания 1,5 В. Экспрессное определение термостабильной точки стабилитронов. Биполярный транзистор. Транзистор в режиме усилителя и переключателя. Зависимость выходных характеристик биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером от температуры (семейство характеристик на экране осциллографа). Зависимость параметра h21 биполярного транзистора от силы тока эмиттера. Полевой транзистор, особенности его устройства и работы. Понятие о полупроводниковых элементах с многослойными структурами (типа динистора, тиристора, симистора и др.).
Лекция 4.
Функциональное назначение линейных цепей, электронных усилителей.
Сигналы сообщения. Временные и спектральные характеристики периодических и непериодических сигналов. Линейные цепи. Коэффициент передачи четырехполюсника. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики. Полоса пропускания. Переходные процессы в RC- цепях при подключении их к источнику постоянного напряжения и отключении от него, при подключении их к генератору прямоугольных импульсов напряжения и отключении от него. Последовательный LC-контур. Параллельный колебательный контур. Влияние внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагрузки на резонансные свойства колебательного контура. Влияние материала и формы сердечника катушки индуктивности на резонансные свойства колебательного контура.
Лекция 5.
Основные схемы включения биполярного транзистора. Статические характеристики транзистора. Динамический режим работы усилителя. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Амплитудная характеристика усилителя.
Выбор рабочей точки, классы усиления. Цепи смещения и стабилизации режима работы усилителя. Резисторный усилитель напряжения. Резонансный усилитель. Влияние рабочей точки биполярного транзистора на характеристики резонансного усилителя. Влияние обратной связи на характеристики резонансного усилителя. Мягкий и жесткий режим самовозбуждения LC – генератора.
Лекция 6.
Принцип действия машин постоянного и переменного тока.
Модели генератора переменного и постоянного тока, двигатели постоянного тока (вращающаяся рамка с кольцами или полукольцами на концах в постоянном магнитном поле). Вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель. Преобразователи тока и напряжения. Назначение функции преобразования и его формы. Инверторы, выпрямители, трансформаторы, электронные трансформаторы. Импульсные блоки питания, блок-схема, принцип работы.
Лекция 7.
Элементы автоматики.
Функции систем автоматики: автоматические контроль, управление и регулирование. Объект управления, датчики, регуляторы, исполнительные механизмы, источники питания. Примеры структурных, функциональных схем автоматики с замкнутой и разомкнутой цепью взаимодействия. Датчики (потенциометрический, индукционный, емкостной, сельсиновый и др.). Реле (электромеханические, бесконтактные). Тиристорные регуляторы мощности. Срабатывание автоматической пробки как электротермического предохранителя.
Лекция 8.
Классические и современные источники тока.
Источник электрической энергии, его основные параметры (электродвижущая сила, внутреннее сопротивление, ток нагрузки) и характеристики. Источники тока и напряжения. Основные режимы работы источника. Гальванические элементы, аккумуляторы; преобразователи тепловой, световой, и других видов энергии в электрическую. Выпрямители, определение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения. Стабилизаторы постоянного напряжения. Наблюдение на экране осциллографа зависимости выходного напряжения электронного предохранителя от силы тока нагрузки. Обнаружение скрытой электропроводки, находящейся под напряжением, определение места обрыва проводника в многожильном кабеле.
Второе полугодие (16 часов)
Лекция 1.
Принципы передачи и приема сигналов в радиосвязи и радиоуправлении.
Блок-схема передачи сигнала сообщения. Временные и спектральные характеристики амплитудно-модулированного сигнала. Наблюдение колебаний боковых частот в амплитудно-модулированном сигнале. Прохождение амплитудно-модулированных сигналов через фильтр с параллельным колебательным контуром.
Лекция 2.
Нелинейное преобразование сигнала. Диодная модуляция. Умножение и преобразование частоты электрических колебаний. Детектирование амплитудно-модулированного сигнала. Особенности детектирования амплитудно-модулированных сигналов детектором с кремниевым диодом.
Лекция 3.
Принципы оптической передачи информации.
Оптические линии связи. Информационная емкость оптической линии связи. Источники оптического излучения для систем передачи информации: газовые, твердотельные, полупроводниковые лазеры, светодиоды. Основные параметры световодов: затухание, спектральные характеристики. Приемники оптического сигнала: фотодиоды, фотоэлектронные умножители. Передача сигналов по волоконной линии связи.
Лекция 4.
Принципы формирования, передачи и воспроизведения телевизионного изображения.
Разложение изображения на элементы. Диск Нипкова. Свойства человеческого зрения, используемые в телевидении. Развертка (последовательная передача) – типичный прием телевидения. Устройства для преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Блок-схема телевизионного приемника. Основные сведения о цветовом зрении и количественном измерении цвета. Телевизоры с цветной электронно-лучевой трубкой, жидкокристаллические и плазменные телевизоры. Цифровое телевидение.
Лекция 5.
Принципы регистрации сигналов теплового излучения.
Инфракрасные фотодиоды, физические основы их работы. Терморезисторные и термопарные болометры. Применение источников и датчиков теплового излучения.
Лекция 6.
Цифровая электронная техника: логические (Булевы) элементы, шифраторы, дешифраторы, сумматоры, триггеры, счетчики, регистры. Элемент 2И-НЕ с тремя состояниями на выходе. Наблюдение на экране осциллографа зависимости выходного напряжения логического элемента 2И-НЕ ТТЛ от силы тока нагрузки в состоянии логического нуля на выходе элемента. Определение времени задержки распространения сигнала логическими элементами ТТЛ и КМОП серий. Цифровые интегральные схемы. Технологические типы логик.
Лекция 7.
Устройства современной электронной техники.
Системы звукозаписи: магнитные, оптические, электронные. Устройства отображения информации. Цифро-аналоговые преобразователи Основные узлы компьютера: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянные запоминающие устройства (ПЗУ): винчестер, дисководы, оптические диски.
Лекция 8.
Практическое моделирование простых электронных устройств, приемников теплового излучения, устройств тепловой техники, радиоуправляемых моделей.
Изготовление простых аналоговых устройств: фотореле, регуляторов мощности, систем терморегулировки для использования в лабораторном эксперименте и в быту. Конструирование цифровых устройств: кодовые замки, цифровые электронные часы, цифровые термометры, цифровые системы инфракрасного дистанционного управления, цифровые дозиметры. Аналоговые и цифровые системы радиоуправления моделями. Шифратор и дешифратор команд телеуправления. Переходные процессы в электронном ключе на биполярном транзисторе.