Рабочая программа по дисциплине: Основы электроники (рег компонент) для специальностей: 020801 Экология

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Учебный план набора 2005 г. и последующих лет Всего ауд. занятий 68 часов 5 Зав. профилирующей кафедрой РЭТЭМ Г.В.Смирнов6 Томский государственный университет систем управления Рабочая программа Распределение учебного времени Общая трудоемкость 134 часа 4 Рабочая программа СОГЛАСОВАНА 1.2 В результате изучения дисциплины студент должен знать 2.3 Лабораторные занятия (34 часа, самостоятельная работа –32 часа) 2.4 Самостоятельная работа 3.1 Рекомендуемая литература

Подобный материал:

• Рабочая программа по дисциплине Правовые основы природопользования и охраны окружающей, 110.01kb.
• Рабочая программа по дисциплине Основы коррекции и оздоровления экологических ситуаций, 184.08kb.
• Рабочая программа по дисциплине Экология человека для специальности 020801 Экология, 122.08kb.
• Рабочая программа по дисциплине Общая экология для специальности 020801 Экология, 107.95kb.
• Рабочая программа по дисциплине Экологический мониторинг для специальности 020801 -экология, 62.37kb.
• Рабочая программа по дисциплине: Геология для специальности: 020801 Экология, 188.46kb.
• Рабочая программа по дисциплине: Статистическая обработка данных для специальности:, 138.15kb.
• Рабочая программа по дисциплине Биоиндикационные методы контроля окружающей среды для, 78.97kb.
• Рабочая программа (занятия проводятся на базе лабораторий нии пп и кафедры рэтэм), 126.49kb.
• Рабочая программа (занятия проводятся на базе лабораторий нии пп и кафедры рэтэм), 174.76kb.

Федеральное агентство по образованию

Томский государственный университет систем

управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

__________ М.Т. Решетников

«_____» _____________2008 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине: Основы электроники (рег. компонент)

для специальностей: 020801 – Экология

Факультет: Радиоконструкторский (РКФ)

Профилирующая кафедра: «Радиоэлектронных технологий и

экологического мониторинга» (РЭТЭМ)

Курс – второй

Семестр – четвертый
^

Учебный план набора 2005 г. и последующих лет

Распределение учебного времени:


Лекции 34 ч (ауд.)

Лабораторные работы 34 ч (ауд.)

^ Всего ауд. занятий 68 часов

Самостоятельная работа 66

Общая трудоемкость 134 ч

Зачёт – четвертый семестр


2008

Предисловие

1 Рабочая программа составлена на основании ГОС ВО для специальности 020801 «Экология» утвержденного 10.03.2000 (№ гос. рег. 99/ЕН/СП) и дополненного 18.06.03 (№ гос. рег. 99/ЕН/СП/1) РАССМОТРЕНА и УТВЕРЖДЕНА на заседании обеспечивающей кафедры КУДР __________, протокол № ____/2008.


2 Разработчик

доцент каф. КУДР М.М.Славникова


3 Зав. обеспечивающей

кафедрой КУДР Н.С.Несмелов


4 Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом и СООТВЕТСТВУЕТ действующему рабочему плану занятий.

^ 5 Зав. профилирующей

кафедрой РЭТЭМ Г.В.Смирнов


6 Срок действия рабочей программы – 31.12.2010


Декан РКФ Г.В. Смирнов


Министерство образования РФ

^ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_____________М. Т. Решетников

_______ ______________2002 г.

^

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу Основы электроники

для специальности 013100 – Экология

Методы экологического мониторинга

Радиоконструкторский факультет (РКФ)

Профилирующая кафедра – «Радиоэлектронных технологий и

Экологического мониторинга» (РЭТЭМ)

Курс – второй

Семестр – четвертый

Учебный план набора 2001 г. и последующих лет


^ Распределение учебного времени:

Лекции 34 час. (ауд.)

Лабораторные занятия 34 час. (ауд.)

Всего ауд. занятий 68 часов

Самостоятельная работа 66 час.

^ Общая трудоемкость 134 часа

Зачет – четвертый семестр


2002 г.

Предисловие

1 Рабочая программа составлена с учетом ГОС ВО для специальности 013100 «Экология», утвержденного 06.02.95 г. г., специализация 013100, «Экологический мониторинг», РАССМОТРЕНА и УТВЕРЖДЕНА на заседании кафедры, протокол № ______ от ______ _________________ 2002 г.


2 Разработчик

доцент кафедры РЭТЭМ _________И.М. Вершинин

3. Зав. профилирующей и
   

обеспечивающей кафедрой

РЭТЭМ ___________Г.В. Смирнов


^ 4 Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом и СООТВЕТСТВУЕТ действующему рабочему плану занятий.


Декан РКФ _____________О.Е. Троян


1. Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процессе


1.1 Цель преподавания дисциплины

Курс “Электротехника и электроника” составлен на основе ГОС ОПД.Ф.02. Задача курса – создать у студентов базовую теоретическую подготовку в области теории электрических и магнитных цепей, познакомить с основами работы аналоговой и цифровой схемотехники. Полученные знания позволяют понять принципы работы, методы моделирования и анализа радиоэлектронных устройств различного назначения, передачу сигналов по каналам связи в сетях, основы функционирования узлов ЭВМ.


^ 1.2 В результате изучения дисциплины студент должен знать:

• основные процессы в электрических цепях в установившемся и переходном режимах, магнитные цепи;
  
• аналоговые и цифровые сигналы и их спектры;
  
• современные элементы полупроводниковой схемотехники (диоды, транзисторы, микросхемы);
  
• усилительные каскады;
  
• электропреобразовательные устройства, источники, датчики информации;
  
• основные понятия и математические модели электромагнитного поля, принципы излучения и приема электромагнитных волн, уравнения Максвелла;
  

3. Место дисциплины в учебном процессе
   

Дисциплина базируется на общеобразовательных курсах “Физика”, “Высшая математика”.

Высшая математика:

• смысл производной и определенного интеграла;
  
• решение системы линейных алгебраических уравнений, матрицы;
  
• гиперболические функции;
  
• комплексные числа и работа с ними, дробно-линейное преобразование;
  
• ряды Фурье, интеграл Фурье;
  
• дифференциальные уравнения в полных и частных производных;
  
• системы дифференциальных уравнений;
  
• операционное исчисление, преобразование Лапласса;
  
• теория поля (ротор, дивергенция, теоремы Стокса, Гауса);
  
• методы решения систем нелинейных дифференциальных уравнений;
  
• численные методы (явные и неявные, конечно-разностные, Рунге-Кута);
  
• Булеву алгебру, элементы дискретной математики.
  

Физика:

• раздел “Электричество” (заряд, электрический потенциал, ток, закон Ома, емкость);
  
• строение твердого тела (атом, электрон, валентность, кристалл);
  
• раздел “Магнетизм” (явление гистерезиса, силовые линии, магнитный поток, индуктивность);
  
• электромагнитные волны, вектор Умова-Пойтинга, скорость света.
  

Теоретические положения курса излагаются на лекциях, развиваются и контролируются на практических, лабораторных занятиях и при выполнении индивидуальных заданий. C целью самоконтроля используются задачи для самопроверки. Столь полная компоновка курса позволяет обеспечить надежное усвоение материала.


2 Содержание дисциплины


2.1 Лекции (34 час., самостоятельная работа – 34 час.)


2.1.1 Тема 1. Основы теорий линейных цепей (лекции –4 час., самостоятельная работа –4 час.).

Напряжение, ток, энергия, мощность, ВАХ, анализ и синтез устройств, теория цепей и теория поля. Элементы электрической цепи, источники и потребители. Общность основных физических законов и процессов и их математического описания для различных явлений природы. Применение законов Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца к электрическим цепям. Определение линейности цепи. Цепи гармонического сигнала. Символический метод расчета линейных цепей. Преобразование электрических схем. Основные методы расчета сложных электрических цепей: метод узловых потенциалов, метод контурных токов, метод эквивалентного генератора, метод суперпозиции (наложения). Принцип взаимности. Энергетические соотношения в электрических цепях. Составление уравнений и алгоритмов анализа цепей на ЭВМ. Цепи со взаимной индуктивностью. Линейный трансформатор, свойства идеального трансформатора. Резонансные явления в электрических контурах. Трехфазные цепи. Пассивные четырехполюсники и их уравнения. Параметры четырехполюсников. Соединения четырехполюсников. Характеристические параметры, фильтрующие свойства, фильтры низкой и высокой частот. (Поддержка лаб.работами: 1-3, 5-7).

2. Тема 2. Теория линейных цепей в переходном режиме (лекции –4 час., само
   

стоятельная работа –4 час.).

Процессы в электрических цепях при переходе от одного установившегося состояния к другому. Энергетические условия, определяющие характер этих процессов, начальные условия до и после коммутации, законы коммутации. Искажения сигналов и уменьшение быстродействия устройств, вызванных переходными процессами. Расчет переходных процессов классическим методом. Изображение различных функций. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Эквивалентные операторные схемы. Нахождение изображений при расчете сложных цепей. Переход от изображения к оригиналу. Комплексная частота. Операторный метод- классический пример эффективности абстракции в познании. Переходные процессы при воздействии импульсов. Импульсные характеристики. Импульсные функции и их операторные изображения. Включение цепи при любой форме напряжения источника. Интеграл Дюамеля. (Поддержка лаб.работами: 9, 12).

2.1.3 Тема 3. Сигналы и линии передачи (лекции –2 час., самостоятельная работа –2 час.).

Периодические несинусоидальные сигналы, их спектры. Гармонический анализ, разложение в ряд Фурье. Анализ цепей при несинусоидальных сигналах. Прохождение сигналов через RC- цепи. Апериодические сигналы и их характеристики. Связь между временными и спектральными характеристиками. Интеграл Фурье. Аналоговые и цифровые сигналы, преимущества и недостатки. Дискретизация и квантование, теорема Котельникова. Линии передачи информации (длинные линии), примеры. Электромагнитные процессы в цепях с распределенными параметрами. Уравнения для однородной линии и их решение для установившегося синусоидального режима. Длина волны, фазовая скорость, бегущие волны. Способы согласования, прохождения сигналов, неискажающая линия, задержка во времени. (Поддержка лаб.работами: 4, 8, 9, 18).

4. Тема 4. Нелинейные цепи постоянного и переменного тока (лекции –4 час., са
   

мостоятельная работа –4 час.).

Примеры нелинейных элементов (н.э.). Дифференциальные и статические характеристики, инерционные и безинерционные элементы. Анализ преобразования сигналов графическим методом, преобразование спектра НЭ, нелинейные искажения. Отрицательное дифференциальное сопротивление, возможность усиления и генерации сигналов. Преобразования нелинейных цепей, метод двух узлов. Аналитическая аппроксимация характеристик, примеры преобразования спектров сигнала. Численные методы расчета в установившемся и переходном режимах. Магнитные цепи. Основные законы и методы анализа. Получение вебер-амперных характеристик магнитопроводов по их геометрическим размерам и свойствам материала. Магнитные цепи переменного тока, дроссель, феррорезонанс, стабилизатор напряжения. (Поддержка лаб.работами: 10-12).


2.1.5 Тема 5. Полупроводниковые элементы электроники (лекции –4 час., самостоятельная работа –4 час.).

Проводимость материалов, полупроводники, pn- переход, диоды (ВАХ, назначение, барьерная и диффузионная емкости, потенциальный барьер). Доид Шоттке. Примеры применения: выпрямитель, стабилизатор U, туннельный диод и др. Биполярный транзистор, принцип усиления, схемы включения, схема замещения (мат. модель), ВАХ. Предварительный каскад с ОЭ, режимы работы в классах “A”, “B”, “D”, электронный ключ. Полевые транзисторы, принцип усиления, ВАХ, обозначения. (Поддержка лаб.работами: 10, 11, 13).


2.1.6 Тема 6. Схемы усилителей и генераторов (лекции –6 час., самостоятельная работа –6 час.).

Основные параметры и характеристики схем усилителей. Стабилизация режима работы усилительного каскада. Обратные связи. Входные и выходные каскады. Устойчивость работы усилителей. Схемотехника резистивных и резонансных усилителей, эммиттерный повторитель. Дифференциальный и операционный усилитель. Идеальный и реальный ОУ. Основные схемы с применением ОУ: повторитель, суммирующий и интегрирующий усилитель, компаратор, управляемые источники тока и напряжения. Активные фильтры на основе ОУ. Общая теория классического автогенератора гармонических колебаний. Стационарный режим. Условия баланса фаз и амплитуд. Трехточечный автогенератор. Автогенератор на мосте Вина. (Поддержка лаб.работами: 14, 15).

7. Тема 7. Схемотехника цифровых элементов логических устройств (лекции –4
   

час., самостоятельная работа –4 час.).

Преимущества цифровой обработки сигналов по сравнению с аналоговой. Роль цифровых устройств в современной радиоэлектронике. Ключевой режим работы транзистора. Ключевая схема на комплементарных транзисторах. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. Цифровые интегральные схемы потенциального типа, их характеристики и параметры. Диодо-транзисторные логические элементы (ДТЛ) и транзисторно-транзисторные логические элементы (ТТЛ). Логические элементы на комплиментарных МДП- транзисторах (КМДПЛ). Использование Булевой алгебры при построении логических цифровых устройств. Функционально полные системы логических элементов. Элементы основного базиса: И, ИЛИ, НЕ. Логическое проектирование комбинационных схем. Триггер - основной элемент электронной памяти. Абстрактный и структурный синтез логических устройств по таблицам состояний, карты Карно. Конечные автоматы. Классификация и принцип действия логических триггеров, типы управления. Динамические, двухступенчатые триггеры. Функции переходов. Цифровые устройства средней интеграции. Последовательностные устройства: счетчики, регистры. Комбинационные устройства: сумматоры, шифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры, программируемые логические матрицы (ПЛМ). Принципы построения оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), ячейка памяти. Запись, считывание информации. Наращивание объема памяти. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), репрограммируемые ПЗУ. Элементы оптических запоминающих устройств. (Поддержка лаб.работами: 16, 17).


2.1.8 Тема 8. Электропреобразовательные устройства, источники питания (лекции –4 час., самостоятельная работа –4 час.).

Виды преобразования энергии (электромеханические, пьезоэлектрические, фото-, магнито-, тепло- преобразователи, химические, МГД, ядерные). Примеры в электротехнике и электронике в качестве датчиков информации, первичных источников питания, измерительных приборов. Вторичные источники питания, принципы построения. (Поддержка лаб.работами: 10, 11).

9. Тема 9. Основные понятия и мат. модели теории электромагнитного поля (лек
   

ции –2 час., самостоятельная работа –2 час.).

Уравнения Максвелла. Линии передачи СВЧ, принципы излучения и приема радиоволн. Антенны. (Поддержка лаб.работой 19).


^ 2.3 Лабораторные занятия (34 часа, самостоятельная работа –32 часа)

Лабораторные работы по 4 часа по выбору.


2.3.1 Разветвленная цепь постоянного тока;

2.3.2 Исследование цепи переменного тока;

2.3.3 Исследование частотных свойств резонансных контуров;

2.3.4 Линейная цепь с несинусоидальной ЭДС;

2.3.5 Воздушный трансформатор;

2.3.6 Цепи трёхфазного тока;

2.3.7 Исследование фильтров типа К;

2.3.8 Исследование цепей с распределенными параметрами;

2.3.9 Частотные и временные характеристики RC-цепей;

2.3.10 Нелинейные цепи постоянного тока;

2.3.11 Нелинейные цепи переменного тока ;

2.3.12 Переходные процессы в нелинейных цепях;

2.3.13 Биполярный транзистор и усилитель с ОЭ;

2.3.14 Генераторы гармонических колебаний;

2.3.15 Времязадающие цепи и генератор; прямоугольных колебаний;

2.3.16 Синтез и исследование триггеров, счётчиков, регистров;

2.3.17 Синтез и исследование комбинационных устройств;

2.3.18 Исследование передачи дискретных сигналов;

2.3.19 Исследование стационарного электрического поля .

В процессе обучения студенты выполняют четыре индивидуальных задания.


^ 2.4 Самостоятельная работа

Наименование работы	Количество часов	Форма контроля
Проработка лекционного материала	34	Опрос
Подготовка к лабораторным занятиям	32	Опрос на занятиях

Всего часов самостоятельной работы 66 час.


3 Учебно-методические материалы по дисциплине


^ 3.1 Рекомендуемая литература


а) основная:

1. Попов В.П. Основы теории цепей. -М.: Высшая школа.1985.- 496 с.
   
2. Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. -М.: Высшая школа, 1987.- 520 с.
   
3. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. ТОЭ. - Л.: Энергоиздат, 1981.- 533 с.
   
4. Бакалов В.П. и др. Основы теории электрических цепей и электроники. - М.: Радио и связь, 1989.- 5.
   
5. Лачин В.И. Савелов Н.С. Электроника.Учебное пособие.-Ростов на Дону: ”Феникс” , 2000. - 446 с.
   
6. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем. - М.: Высшая школа, 1989. - 440 с.
   

б) дополнительная:

1. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1985. - 448 с.
   
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - 430 с.
   
3. Шарапов А. В. Цифровые и микропроцессорные устройства. Учебное пособие – Томск, 1998 – 161 с
   
4. Шарапов А. В. Электронные цепи и микросхемотехника. Учебное пособие – Томск, 1999 – 161 с.
   
5. Гусев В.Г. Электроника. - М.: Высшая школа, 1982. - 352 с.
   
6. Схемотехника ЭВМ/Под ред. Г.Н. Соловьева. - М.: Высшая школа, 1985. - 391 с.
   
7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.
   
8. Говорков В. А. Электрические и магнитные поля. - М.: Энергия, 1968. – 488 с.
   
9. Вершинин И.М. Электротехника и электроника - Томск: ТМЦДО, Ротапринт ТУСУР. 2001. - 105 с.
   
10. Вершинин И.М. Электротехника и электроника – Лаб. Практикум Томск: UFO-Press. 2002. - 170 с.