— СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. — 147 c. Бурькова Е.В. Электроника: методические указания к лабораторному практикуму на Electronics Workbench.

УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор
Института кибернетики

________________ М.А. Сонькин
«___»_____________2011 г.
г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ЭЛЕКТРОНИКА

НАПРАВЛЕНИЕ ООП 230100 Информатика и вычислительная техники

ПРОФИЛИ ПОДГОТОВКИ Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, Системы автоматизированного проектирования, Технологии разработки программного обеспечения, Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС 3 СЕМЕСТР 5
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4 кредита ECTS
ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б2.Б3; Б3.Б3.1
КОРЕКВИЗИТЫ Б3.Б3.3

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 27 часов
Лабораторные занятия 36 часов
Практические занятия 9 часов
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 72 часа
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 72 часа
ИТОГО 144 часа
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен (5-й сем.).


ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра КИСМ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ КИСМ Муравьёв С.В.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП Рейзлин В.И.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ Рыбин Ю.К.

2011г.

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями преподавания дисциплины являются:
изучение студентами основных понятий электроники, ее элементной базы (полупроводниковых компонентов);
освоение методов анализа и проектирования узлов электронных устройств;
приобретение навыков работы с аппаратно-программными комплексами исследования и проектирования электронных устройств (на аппаратно-программном комплексе NI ELVIS);
приобретение навыков работы в современных системах проектирования электронных устройств типа Multisim;
приобретение навыков самостоятельного изучения отдельных тем дисциплины и решения типовых задач;
усвоение полученных знаний студентами, а также формирование у них мотивации к самообразованию за счет активизации самостоятельной познавательной деятельности.
Поставленные цели полностью соответствуют целям (Ц1-Ц5) ООП.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Электроника» входит в состав базовой части Б3.Б профессионального цикла Б3.
Для её успешного усвоения необходимы знания понятий математики (Б2.Б3) и законов электротехники (Б3.Б3.1), роли и значения электротехники и электроники в современном обществе, владение навыками работы на персональном компьютере для выполнения расчётов и оформления отчётов по результатам выполнения практических и лабораторных работ.
Пререквизитом данной дисциплины является дисциплина базовой части модуля «Математика» (Б2.Б3) и «Электротехника» (Б3.Б3.1).
Кореквизиты: «Схемотехника ЭВМ» (Б3.Б3.3).


РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

После изучения данной дисциплины бакалавры приобретают знания, умения и владения, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р4. Соответствие результатов освоения дисциплины «Электроника» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.








Формируемые компетенции в соответствии с ООП*
Результаты освоения дисциплины

З.4.3
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
основные элементы и устройства электроники;
методы теоретического анализа и проектирования типовых устройств с помощью современных средств разработки типа Multisim и NI ELVIS.

У.4.3
В результате освоения дисциплины студент должен уметь:
решать типовые задачи исследования электронных устройств;
применять основные средства моделирования процессов в электронных устройствах с помощью аппаратно – программных средств NI ELVIS;

В.4.3
В результате освоения дисциплины студент должен владеть:
Навыками проектирования и исследования электронных устройств; методами выбора элементной базы для построения различных архитектур вычислительных средств;- навыками конфигурирования

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника».

В результате освоения дисциплины выпускник обладает следующими общекультурными и профессиональными компетенциями:
1. Универсальные (общекультурные):
Владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
умеет логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
умеет критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);
осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК- 8);
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 (ОК-11 ФГОС).

2. Профессиональные:
осваивать новые анализа и исследования электронных устройств для решения практических задач (ПК-2);
разрабатывать несложные электронные устройства;
обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по схемотехническому моделированию электронных устройств (ПК-6);
составлять и анализировать е нетиповые электронные устройства; сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-10).



4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины:
1. Введение. Предмет и задачи курса. Электроника – основные этапы развития электроники, краткая историческая справка. Роль электроники в современном народном хозяйстве и развитии мировой цивилизации. Основы теории электропроводности веществ и материалов.
2. Элементы электроники. Полупроводниковые приборы. Структура полупроводников и типы проводимости. Зонная теория твердого тела. Энергетические зоны полупроводников. Концентрация носителей. Электропроводность полупроводниковых материалов. Зависимость электропроводности от тепла, света и магнитного поля. Примесная электропроводность. P–N–переход, M–N переход, характеристики и параметры. Полупроводниковые диоды: выпрямительные, силовые, импульсные, стабилитроны, фотодиоды, светодиоды, туннельные, диоды Шоттки. Их характеристики, параметры и области применения. Биполярные транзисторы. Физические процессы в биполярном транзисторе. Характеристики, параметры и схемы замещения транзисторов для различных схем включения. Зависимость параметров от режима, температуры, частоты. Особенности мощных транзисторов. Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и с изолированным затвором, принцип действия, характеристики и основные параметры. Новые типы транзисторов и области применения.
Усилительные устройства. Основные параметры и характеристики усилителя. Искажения, вносимые усилителем. Обратная связь в усилителях. Виды обратных связей. Влияние обратных связей на параметры и характеристики усилителей. Устойчивость усилителей с обратной связью. Резистивно-емкостные усилительные каскады. Методы обеспечения усилительного режима активного элемента. Стабилизация положения рабочей точки. Классы работы усилительных элементов и их особенности. Усилительный каскад на биполярном и полевом транзисторах. Анализ каскада методом эквивалентных схем. Связь между частотными, фазовыми и переходными искажениями. Разновидности усилительных каскадов. Повторители напряжения на биполярных и полевых транзисторах. Дифференциальные усилительные каскады. Анализ характеристик. Усилители мощности. Основные требования, предъявляемые к оконечным каскадам. Энергетические параметры. Бестрансформаторные и трансформаторные усилительные каскады усилителей мощности, примеры схемотехнических решений. Усилители постоянного тока (УПТ). Отличительные особенности УПТ. Операционные усилители в интегральном исполнении. Основные параметры и характеристики операционных усилителей. Функциональное применение ОУ: масштабирующие, суммирующие, интегрирующие, логарифмирующие и другие устройства на ОУ Погрешности выполнения математической операции.
Генераторы. Генераторы гармонических колебаний. Условия возникновения колебаний. Условия стабильности амплитуды и частоты автоколебаний. Структура автогенераторов. Многофазные генераторы. Функциональные генераторы. Генераторы импульсных сигналов. Генераторы сигналов специальной формы.
5. Импульсные устройства. Транзисторные ключи на биполярных и полевых транзисторах. Логические устройства.
6. Источники питания. Выпрямители и стабилизаторы постоянных напряжений. Стабилизаторы непрерывного типа и импульсные стабилизаторы.


Лабораторные занятия

Ознакомление с работой в программно-аппаратной среде NI ELVIS.
Исследование диодных схем.
Исследование режимов биполярного транзистора.
Функциональные устройства на операционных усилителях – 1.
Функциональные устройства на операционных усилителях – 2.
Резистивно-емкостные генераторы гармонических колебаний.
Транзисторные ключи.
Логические устройства.
Импульсные стабилизаторы напряжений.

4.2 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения приведена в таблице 1.
Таблица 1
Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Аудиторная работа
(час)
СРС
(час)
Итого


Лекции
Лаборат.
занятия
Практ.
занятия



Введение. Основные этапы развития электроники. Основы теории электропроводности
2


2
2

Полупроводниковые приборы. P–N–переход.
2


2
2

Полупроводниковые диоды: выпрямительные, импульсные, стабилитроны и др.
2
4
2
8
16

Биполярные транзисторы. Физические процессы в биполярном транзисторе
2

2
4
8

Характеристики, параметры и схемы замещения транзисторов
2
4

6
12

Полевые транзисторы
2
4
2
8
16

Усилительные устройства. Параметры и характеристики
2


2
4

Резистивно-емкостные усилительные каскады
2


2
4

Усилительный каскад на биполярном и полевом транзисторах
1
4
2
7
14

Анализ каскада методом эквивалентных схем.
1


1
2

Классы работы усилительных элементов и их особенности. Усилители мощности.
1
4

5
10

Операционные усилители в интегральном исполнении. Функциональное применение ОУ
2
8

10
20

Генераторы гармонических колебаний.
2
4

6
12

Импульсные устройства. Транзисторные ключи. Логические устройства
2
4

6
12

Источники питания.
2


2
4

Итого
27
36
9
72
144



4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.



Таблица 2.
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения

Формируемые
компетенции
Разделы дисциплины



1
2
3
4
5

1
З.4.3
+
+
+
+
+

2
У.4.3

+
+
+
+

3
В.4.3

+
+
+
+


ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В таблице 2 приведено описание образовательных технологий, используемых в данном модуле.
Таблица 2
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО

Методы
Лекц.
Лаб. раб.
Пр. зан.
Тр*., Мк**
СРС

Самообучение

+
+

+

Работа в команде


+



Case-study

+


+

Игра






Методы проблемного обучения.
+





Обучение на основе опыта

+
+



Опережающая самостоятельная работа




+

Проектный метод






Поисковый метод




+

Исследовательский метод

+




Другие методы






* - Тренинг, ** - Мастер-класс
6. ОРГАНИЗАЦИЯ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
6.1. Самостоятельную работу студентов (СРС) можно разделить на текущую и творческую.
Текущая СРС – работа с лекционным материалом, подготовка к лабораторным работам, практическим занятиям с использованием сетевого образовательного ресурса (портал библиотеки ТПУ (Электроника. Опорный конспект лекций)), сайт кафедры КИСМ); опережающая самостоятельная работа; выполнение домашних заданий; изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку; подготовка к экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) – поиск, анализ, структурирование информации по теме очередного занятия .
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
В процессе изучения дисциплины студенты должны самостоятельно овладеть следующими дополнительными материалами по следующим темам:

Собственная и примесная электропроводность.
P–N переход.
Разновидности полупроводниковых диодов: фотодиоды, светодиоды, варикапы, диоды Шоттки.
Биполярные транзисторы. Работа со справочником.
Полевые транзисторы. Работа со справочником.
Резистивный усилительный каскад. Схемотехника каскадов на разных типах транзисторов.
Особенности усилителей мощности. Конкретные схемотехнические решения.
Операционные усилители (ОУ). Особенности межкаскадной связи. Коррекция характеристик. Работа со справочником.
Функциональные устройства на ОУ. Суммирующие, вычитающие устройства. Перемножители напряжений на логарифматорах.
Функциональные устройства на ОУ. Интегрирующие и дифференцирующие усилители.
RC и LC генераторы электрических сигналов.
Ключи на биполярных и полевых транзисторах.
Логические элементы: Схемы И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Триггеры.
Источники питания. Схемотехника источников питания с импульсным преобразованием.


6.3. Контроль самостоятельной работы
Рубежный контроль осуществляется на основании выполнения лабораторных работ и результатов их защиты.
По результатам текущего и рубежного контроля формируется допуск студента к экзамену. Экзамен проводится в письменной форме.

6.4.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Для самостоятельной работы студентов используются образовательные ресурсы, представленные в портале ТПУ, на сайте каф. КИСМ, в сети Internet для работы с Web-серверами ведущих фирм-производителей аналоговой и цифровой электроники и другими научно-образовательными ресурсами.
7. СРЕДСТВА (ФОС) ТЕКУЩЕЙ И ИТОГОВОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для организации текущего контроля полученных студентами знаний по данной дисциплине используются результаты защиты студентами лабораторных работ. Для защиты лабораторной работы предлагается перечень из теоретических вопросов и практических задач. Экзаменационные билеты также содержат теоретическую и практическую части.
8. РЕЙТИНГ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Распределение учебного времени:
Лекции 27 часов
Лабораторные работы 36 часов
Практические занятия 9 часов
Самостоятельная работа студентов 72 часов
Основные положения по рейтинг-плану дисциплины
На дисциплину выделено 100 баллов и 4 кредита, которые распределяются следующим образом:
Осенний семестр: 4 кредита, 100 баллов
- текущий контроль 60 баллов;
- экзамен 40 баллов;
Допуск к сдаче экзамена осуществляется при наличии более 36 баллов, обязательным является выполнение всех лабораторных работ.
Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов, набранных в течение семестра и на экзамене.
Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра приведен в ПРИЛОЖЕНИИ.



9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература:
Заярный В.П., Шилин А.Н., Нефедьев А.И. Аналоговая электроника: Учебное пособие. - Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2007. - 80 с..
Электроника. Лабораторный практикум по дисциплине "Электротехника и электроника" с применением пакета схемотехнического моделирования Micro-Cap / Сост. Р.В. Ахмадеев, Т.М. Крымская, О.В. Мельничук. Под ред. Т.М. Крымской. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 2009. - 60 с.
Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и дополн. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. - 181 с.
Дополнительная литература:
Электротехника и электроника. Электрические и магнитные цепи: Учебное пособие / Р.В. Ахмадеев, И.В. Вавилова, П.А. Грахов, Т.М. Крымская; Под ред. Т.М. Крымской; Уфимск. госуд. авиац. техн. ун-т; - Уфа, 2009. - 147 c.
Электротехника и электроника. Электрические и магнитные цепи: Учебное пособие / Р.В. Ахмадеев, И.В. Вавилова, П.А. Грахов, Т.М. Крымская; Под ред. Т.М. Крымской; Уфимск. госуд. авиац. техн. ун-т; - Уфа, 2009. - 147 c.
Бурькова Е.В. Электроника: методические указания к лабораторному практикуму на Electronics Workbench. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. - 70 с.


10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лабораторные работы выполняются в специализированных компьютерных аудиториях в 18 учебном корпусе, оснащенных 10-ю компьютерами на базе процессоров Intel Core 2 Duo.

Компьютерный классы (Ул. Савиных, 7,
Ауд. 605)
Компьютеры Pentium Core2 1,6 GHz (12 шт.), мониторы LCD 22" Acer (16 шт.)
Аппаратно-программные комплексы NI ELVIS


Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника».
Программа одобрена на заседании кафедры информатики и проектирования систем


протокол № 10 от «29» 08 2011 г.

Автор
– доцент каф. Компьютерных измерительных систем и метрологии Рыбин Юрий Константинович

























Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 315

Приложенные файлы

  • doc 4148574
    Размер файла: 134 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий