Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 02 Электромеханические системы По специальности, 298.79kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 01 Полупроводниковые приборы и структуры, 236.36kb.
- Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 04 Электрооборудование полиграфических машин, 298.99kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 04. 1 Теория автоматического управления, 494.24kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Р. 01 Схемотехника По специальности 220201 Управление, 251.67kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 10 Моделирование систем По специальности 220201, 248.04kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Вычислительные машины, системы и сети, 265.93kb.
- Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 05 Управление производственными процессами, 269.1kb.
- Рабочая программа по дисциплине сд. 04 Идентификация и диагностика систем По специальности, 355.5kb.
- Рабочая программа по дисциплине сд. 01 Технические средства автоматизации и управления, 315.88kb.
^ Окончание таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Раздел 3. Усилители электрических сигналов Тема 3.1. Основные параметры усилителей электрических сигналов Тема 3.2. Усилительный каскад на биполярном транзисторе Тема 3.3. Усилители на полевых транзисторах Тема 3.4. Усилители мощности Тема 3.5. Понятия об избирательных усилителях Тема 3.6. Дифференциальные каскады Тема 3.7. Операционный усилитель (ОУ) Тема 3.8. Операционный усилитель с обратными связями | 12 | | 8 | 6 | | 6 |
| Раздел 4. Импульсные и автогенераторные устройства Тема 4.1. Ключевой режим работы транзисторов Тема 4.2. Нелинейный режим работы ОУ Тема 4.3. Генераторы импульсов | 10 | | 10 | 2 | | 4 |
| Раздел 5. Основы цифровой электроники Тема 5.1. Основные логические операции и их реализация Тема 5.2. Логические микросхемы Тема 5.3. Алгебра логики. Комбинационные интегральные микросхемы Тема 5.4. Интегральные триггеры Тема 5.5. Интегральные счетчики Тема 5.6. Распределители импульсов Тема 5.7. Сумматоры Тема 5.8. Регистры Тема 5.9. Мультиплексоры Тема 5.10. Шифраторы и дешифраторы | 14 | | 10 | 2 | | 2 |
| Раздел 6. Микропроцессорные устройства Тема 6.1. Микропроцессор (МП) Тема 6.2. Примеры использования МП | 6 | | 6 | 2 | | 2 |
| Раздел 7. Электрические измерения и приборы Тема 7.1. Измерение электрических и неэлектрических величин Тема 7.2. Аналоговые электроизмерительные приборы прямого преобразования Тема 7.3. Измерение электрических величин | 3 | | 5 | 1 | | 2 |
| Итого | 102 | | 85 | 51 | | 51 |
2.2. Содержание разделов и тем дисциплины
Основы электротехники
Раздел 1. Введение в дисциплину
«Общая электротехника и электроника»
Тема 1. Предмет и значение дисциплины
Содержание лекционного курса и практикума. Самостоятельная работа по дисциплине. Промежуточный и итоговый контроль знаний по дисциплине. Учебно-методическая литература по дисциплине.
Раздел 2. Линейные электрические цепи
постоянного тока
Тема 2.1. Основные сведения об электрических цепях. Фундаментальные законы
Электрическая цепь. Ее функциональные и топологические элементы. Компонентные уравнения, ВАХ, параметры пассивных и активных идеальных и реальных элементов. Фундаментальные законы электрических цепей Ома, Кирхгофа, принцип наложения. Формирование уравнений состояния цепей на основе законов Ома и Кирхгофа.
Тема 2.2. Рационализированные методы моделирования и расчета цепей
Метод контурных токов. Метод узловых потенциалов. Метод двух узлов как частный случай метода узловых потенциалов.
Тема 2.3. Эквивалентные преобразования электрических цепей
Пассивные двухполюсники. Параллельное, последовательное и смешанное соединения элементов. Трехполюсники. Соединение звездой и треугольником. Активные двухполюсники. Метод эквивалентного источника.
^ Тема 2.4. Энергетический баланс в электрических цепях
Мощности пассивных и активных элементов. Баланс мощностей в электрических цепях. Использование специализированных пакетов прикладных программ.
Раздел 3. Электрические цепи синусоидального тока
Тема 3.1. Основы комплексного (символического) метода расчета цепей синусоидального тока
Синусоидальный ток, его характеристики. Векторное изображение синусоидальных величин на комплексной плоскости. Резистор. Индуктивность и емкость в цепи синусоидального тока. Компонентные уравнения в действительной и комплексной формах. Фундаментальные законы Ома и Кирхгофа в символической форме.
^ Тема 3.2. Рационализированные методы расчета цепей в символической форме
Методы контурных токов, узловых потенциалов, двух узлов, эквивалентного генератора и наложения в комплексной форме (скалярное, матричное и векторное формирование уравнений). Векторная и топографическая диаграмма цепей. Энергетический баланс в цепи синусоидального тока. Активная, реактивная и полная мощности в действительной и комплексной формах записи. Коэффициент мощности и его значение для энергетики.
^ Тема 3.3. Резонанс в электрических цепях
Резонанс напряжений в последовательном контуре. Резонанс токов в параллельном контуре. Резонанс в сложных цепях. Использование режима резонанса в технике. Компенсация сдвига фаз. ИНУН, ИНУТ, ИТУН.
^ Тема 3.4. Цепи с индуктивно связанными элементами
Индуктивно (магнито) связанные элементы. Взаимная индукция. Уравнения состояния цепей с индуктивно связанными элементами. Эквивалентное преобразование цепей с развязыванием взаимно индуктивных связей. Измерение взаимной индуктивности опытным путем. Понятие об идеальном трансформаторе.
^ Тема 3.5. Трехфазные цепи в симметричном режиме
Понятие о многофазных цепях. Трехфазные цепи. Получение трехфазного тока. Простейший трехфазный генератор. Основные схемы соединения трехфазных цепей и их характеристики в симметричном режиме. Примеры анализа симметричных трехфазных цепей (звезда – звезда с нейтралью и без нейтрали, звезда – треугольник). Измерение активной и реактивной мощности в трехфазной цепи.
^ Тема 3.6. Трехфазные цепи в несимметричном режиме
Понятие о несимметричных трехфазных системах. Примеры анализа несимметричных трехфазных цепей (звезда – звезда с нейтралью и без нейтрали, звезда – треугольник). Анализ фазоуказателя. Аварийный режим в трехфазной цепи. Измерение мощности в несимметричной цепи.
Раздел 4. Электрические цепи несинусоидального тока
Тема 4.1. Периодические несинусоидальные токи в линейных электрических цепях, гармонический анализ
Гармонический анализ электрических цепей при периодических несинусоидальных источниках. Ряды Фурье. Символический метод расчета цепей несинусоидального тока. Формирование уравнений состояния. Принцип суперпозиции. Вычисление результирующих характеристик. Примеры анализа цепей в частотной области.
^ Тема 4.2. Многополюсники. Теория линейных четырехполюсников
Многополюсники. Двухполюсники, трехполюсники, четырехполюсники. Коэффициент передачи АЧХ, ФЧХ, схемы соединений. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Конверторы и инверторы сопротивлений.
Тема 4.3. Четырехполюсники с частотно-избирательными свойствами. Фильтры 1-го порядка
Основы теории электрических фильтров. Фильтры 1-го порядка. ФНЧ, ФВЧ. Согласованная нагрузка фильтров.
Тема 4.4. Фильтры 2-го порядка. Типы фильтров
Фильтры 2-го порядка. Полосовые и заграждающие фильтры. Качественное определение типа фильтра.
Раздел 5. Переходные процессы в линейных
электрических цепях
Тема 5.1. Классический метод анализа переходных процессов в цепях 1-го порядка
Возникновение переходных процессов. Законы коммутации. Переходные процессы в цепях 1-го порядка. Переменные и уравнения состояния. Алгоритм классического исследования. Анализ переходных процессов цепей классическим методом на примерах: а) заряда-разряда конденсатора; б) включения-отключения катушки индуктивности.
^ Тема 5.2. Классический метод анализа переходных процессов в цепях 2-го порядка
Последовательная RLC-цепь. Параллельный LС-контур. Определение порядка переменных состояния цепи по схеме замещения. Формирование характеристического уравнения цепи по его входному сопротивлению. Примеры расчета переходных процессов в линейных цепях 2-го порядка классическим методом.
^ Тема 5.3. Операторный метод анализа переходных процессов в линейных цепях
Применение преобразования Лапласа к расчету переходных процессов. Компонентные уравнения элементов. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Эквивалентные операторные схемы электрических цепей. Примеры анализа переходных процессов цепей операторным методом.
^ Тема 5.4. Численные методы анализа переходных процессов в линейных цепях
Формирование дифференциальных уравнений состояния цепей в матричной форме. Вычисление переменных состояния цепей явными и неявными методами Эйлера k-го порядка точности. Формирование дискретных моделей. Понятие о вычислении переменных состояний цепей порядка точности выше 2-го. Методы Рунге–Кутта. Использование специализированных пакетов прикладных программ. Особенности расчета динамических режимов жестких цепей и систем.
Раздел 6. Нелинейные электрические цепи
Тема 6.1. Общая характеристика нелинейных цепей и методов их анализа
Характеристики нелинейных элементов и цепей. Явление в нелинейных цепях постоянного и переменного тока. Общие принципы моделирования и расчета нелинейных цепей. Графоаналитические методы анализа нелинейных цепей.
^ Тема 6.2. Задачи и методы приближения ВАХ нелинейных элементов и цепей
Приближение ВАХ методами интерполяции. Аппроксимация ВАХ методом наименьших квадратов. Кусочно-полиномиальная аппроксимация ВАХ сплайнами.
^ Тема 6.3. Расчет установившихся режимов нелинейных цепей. Численные методы
Преобразование уравнений состояния цепи к 1-му нелинейному уравнению. Численный расчет нелинейной цепи с решением 1-го нелинейного уравнения методами бисекции (половинного деления) и хорд. Численный расчет нелинейной цепи с решением системы нелинейных уравнений методами простой итерации и Зейделя.
^ Тема 6.4. Расчет переходных процессов нелинейных цепей
Формирование уравнений состояния нелинейных цепей в динамических режимах. Численные методы решения нелинейных дифференциальных уравнений состояния Эйлера. Оценка точности и устойчивости решения. Использование специализированных пакетов прикладных программ анализа нелинейных цепей на ЭВМ.
Раздел 7. Магнитные цепи
Тема 7.1. Магнитные цепи. Классификация. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей
Основные понятия о магнитных цепях и их элементах. Классификация магнитных цепей. Расчет магнитных цепей методом электроаналогии. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей. Магнитная цепь с постоянными магнитами.
^ Тема 7.2. Нелинейные магнитные цепи переменного тока
Катушка со стальным магнитопроводом в цепях с постоянными и переменными источниками питания. Расчет катушки со стальным магнитопроводом с учетом насыщения стали. Феррорезонанс.
Раздел 8. Синтез электрических цепей
Тема 8.1. Общая характеристика задач анализа и синтеза
Цель и задачи анализа электрических цепей. Методы анализа цепей. Классический и операторный методы анализа электрических цепей.
Тема 8.2. Синтез электрических цепей по функциям цепи
Анализ явлений в отдельных участках цепи. Обобщение закономерностей для цепи в целом. Структурный и параметрический синтез двух- и четырехполюсников.
Тема 8.3. Параметрический синтез цепей на основе теории чувствительности и известных прототипов
Идеализированные параметры элементов и устройств. Параметрическая чувствительность электрических цепей на примере рассмотренных цепей. Структурные и функциональные схемы.
^ Основы электроники
Раздел 1. Элементная база современных
электронных устройств
Тема 1. Полупроводниковые приборы
Условные обозначения, принцип действия, характеристики и параметры полупроводниковых диодов. Условные обозначения, принцип действия, характеристики и параметры биполярных транзисторов. Условные обозначения, принцип действия, характеристики и параметры полевых транзисторов. Условные обозначения, принцип действия, характеристики и параметры тиристоров. Интегральные микросхемы. Классификация, маркировка, назначение. Индикаторные приборы. Понятие об электровакуумных, фотоэлектрических полупроводниковых и оптоэлектронных приборах.
Раздел 2. Источники вторичного электропитания
Тема 2.1. Полупроводниковые выпрямители
Классификация, основные параметры и характеристики. Примеры выполнения однополупериодного мостового выпрямителя. Использование в блоках питания.
Тема 2.2. Стабилизаторы напряжения и тока
Принципы действия. Электрические схемы, характеристики и параметры.
Тема 2.3. Тиристорные преобразователи
Принципы действия. Электрические схемы, характеристики и параметры.
Раздел 3. Усилители электрических сигналов
Тема 3.1. Основные параметры усилителей электрических сигналов
Классификация и основные характеристики усилителей. Анализ работы однокаскадных и многокаскадных усилителей.
Тема 3.2. Усилительный каскад на биполярном транзисторе
Усилительный каскад на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером (ОЭ). Усилительный каскад на биполярном транзисторе в схеме включения с общим коллектором (ОК). Усилительный каскад на биполярном транзисторе в схеме включения с общей базой (ОБ).
Тема 3.3. Усилители на полевых транзисторах
Усилители на МДП-транзисторе с общим истоком. Усилители на МДП-транзисторе с общим с током.
Тема 3.4. Усилители мощности
Принципы действия. Электрические схемы, характеристики и параметры.
Тема 3.5. Понятия об избирательных усилителях
Принцип действия избирательных усилителей на примере схемы Вина. Выбор параметров избирательных усилителей.
Тема 3.6. Дифференциальные каскады
Электрические схемы. Принцип действия. Выбор параметров.
Тема 3.7. Операционный усилитель (ОУ)
Структурная схема, характеристики, параметры ОУ. Пример электрической схемы ОУ. Принцип действия на примере конкретной схемы.
Тема 3.8. Операционный усилитель с обратными связями
Сумматор. Интегратор. Дифференциатор. Масштабирующее устройство, повторители напряжения и тока. Вычитатель.
Раздел 4. Импульсные и автогенераторные устройства
Тема 4.1. Ключевой режим работы транзисторов
Ключевой режим работы биполярного транзистора. Ключевой режим работы полевого транзистора.
Тема 4.2. Нелинейный режим работы ОУ
Выбор характеристик нелинейного режима ОУ. Преобразователи синусоидального в импульсный сигнал. Компаратор. Триггер Шмитта.
Тема 4.3. Генераторы импульсов
Мультивибратор. Одновибратор. Генераторы линейно изменяющихся сигналов.
Раздел 5. Основы цифровой электроники
Тема 5.1. Основные логические операции и их реализация
И, ИЛИ, НЕ, И – НЕ, ИЛИ – НЕ, запрет.
Тема 5.2. Логические микросхемы
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ). Транзисторная логика на полевых транзисторах (МПТТЛ). Комплиментарная транзисторная логика (КМДП). Эмиттерно связанная логика (ЭСЛ).
Тема 5.3. Алгебра логики. Комбинационные интегральные микросхемы
Основные логические операции и действия булевой алгебры. Примеры выполнения комбинационных схем.
Тема 5.4. Интегральные триггеры
Интегральные триггеры R-S. Интегральные триггеры Т. Интегральные триггеры D. Интегральные триггеры G-K.
Тема 5.5. Интегральные счетчики
Суммирующие счетчики. Вычитающие счетчики. Реверсивные счетчики. Двоичные и десятичные счетчики.
Тема 5.6. Распределители импульсов
Принципы построения. Примеры выполнения схем для распределения импульсов.
Тема 5.7. Сумматоры
Принципы построения комбинационных схем сумматоров и полусумматоров на основании логических описаний. Быстродействие сумматоров.
Тема 5.8. Регистры
Принципы построения регистров для считывания, передачи, запоминания информации. Построение логических схем.
Тема 5.9. Мультиплексоры
Принципы построения мультиплексоров на основании логических уравнений. Схемы.
Тема 5.10. Шифраторы и дешифраторы
Принципы построения устройств шифрования и дешифрования сигналов. Конкретные примеры схем. Достоинства и недостатки.
Раздел 6. Микропроцессорные устройства
Тема 6.1. Микропроцессор (МП)
Назначение, классификация и структура МП. Принцип работы МП. Параметры и характеристики.
Тема 6.2. Примеры использования МП
Примеры использования МП для управления и контроля технологическими процессами, при проведении исследований, сборе информации и других операций.
Раздел 7. Электрические измерения и приборы
Тема 7.1. Измерение электрических и неэлектрических величин
Методы измерений электрических и неэлектрических величин: прямые и косвенные.
Тема 7.2. Аналоговые электроизмерительные приборы прямого преобразования
Устройство, принцип действия, характеристики и области применения.
Тема 7.3. Измерение электрических величин
Измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии.
^ 2.3. Лабораторные занятия, их наименование
и объем в часах
| № п/п | Наименование лабораторных занятий | Объем в часах |
| | Основы электротехники | |
| 1 | Вводное занятие | 2 |
| 2 | Исследование разветвленной электрической цепи постоянного тока | 6 |
| 3 | Исследование однофазных цепей синусоидального тока. Резонанс токов и напряжений. Однофазная цепь с индуктивно связанными элементами. Исследование трехфазных электрических цепей | 12 |
| 4 | Расчет электрических цепей в частотной области гармоническим методом | 2 |
| 5 | Переходные процессы при заряде-разряде конденсатора. Расчет переходных процессов цепей 2-го порядка. Классический, операторный и численные методы на ЭВМ | 8 |
| 6 | Расчет нелинейных цепей графоаналитическим методом | 4 |
| | Основы электроники | |
| 1 | Полупроводниковые приборы. Исследование характеристик и параметров полупроводников приборов по программе EWb | 6 |
| 2 | Широкополосный усилитель | 6 |
| 3 | Мультивибратор на операционном усилителе | 8 |
| 4 | Транзисторно-транзисторный ключ | 5 |
| 5 | Ключ на транзисторах с эмиттерной связью | 5 |
| 6 | Исследование характеристик и параметров операционного усилителя с различными обратными связями по программе EWb. | 5 |
| 7 | Одновибратор на логических элементах. Мультивибратор на логических элементах | 5 |
| 8 | Исследование характеристик интегральных триггеров по программе Ewb | 3 |
| 9 | Исследование характеристик интегральных счетчиков | 3 |
| 10 | Исследование характеристик генераторов импульсов | 3 |
| 11 | Тестирование по темам цифровые и импульсные схемы | 2 |