Примерная программа дисциплины схемотехника электронных средств рекомендуется Минобразованием России для направлений подготовки дипломированных специалистов
| скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УТВЕРЖДАЮ Руководитель Департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования _______________ Л.С.Гребнев «____»______________ 2001 г. ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ СХЕМОТЕХНИКА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВРекомендуется Минобразованием России для направлений подготовки дипломированных специалистов 654300 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ и бакалавров и магистров ^
Предметом курса "Схемотехника электронных средств" является изучение вопросов, связанных с устройством и построением типовых электронных узлов различных автоматизированных систем контроля и управления физическими объектами и процессами. Целью дисциплины является обучить студентов принципам анализа и расчета типовых, схемотехнических решений, используемых при построении электронных схем, а также комплексу вопросов, связанных с синтезом, эффективным использованием и правильной эксплуатацией аналоговых, импульсных и цифровых электронных устройств автоматизированных систем контроля и управления. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины студент должен ЗНАТЬ: - принципы функционирования, методы анализа и способы расчета устройств аналоговой, импульсной и цифровой электроники, - принципы выбора и практической реализации наилучшего метода расчета электронных схем в установившихся (статических) и переходных (динамических) режимах; УМЕТЬ: - выбирать оптимальные с точки зрения решения поставленной задачи типовые схемотехнические решения для реализации электронных устройств; - синтезировать структурную схему электронного устройства, предназначенного для решения поставленной задачи; - обобщать динамические показатели электронных устройств, используя понятия передаточной функции, амплитудной и фазовой характеристик; - рассчитать узлы аналоговых, импульсных и цифровых электронных устройств. 3. Объем дисциплины и виды учебной работы
4. Содержание дисциплины 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
4.2. Содержание разделов дисциплины 4.2.1. Введение Назначение электронных средств и современные принципы их проектирования. Качественные показатели электронных средств и их связь с микроэлектроникой. Аналоговые, импульсные и цифровые электронные системы: основные особенности и свойства, сравнительный анализ, преимущества и недостатки. 4.2.2.Основные свойства и математическое описание аналоговых усилительных устройств Назначение, структурная схема, классификация, основные параметры и характеристики усилительных устройств. Типы усилителей (постоянного и переменного тока, широкополосный, избирательный и т.д.). Обратная связь как основа синтеза усилительных устройств с заданными свойствами ( классификация, влияние на основные параметры усилительного устройства). Математическое описание усилительных устройств. Логарифмические амплитудные и фазовые характеристики. Связь логарифмических характеристик с параметрами усилителей. Синтез устройств с заданными свойствами. Понятие об устойчивости усилителя. 4.2.3. Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и истоком. Основные параметры. Классы усиления. Типовые схемы смещения, методика термостабилизации, эквивалентная схема. Методики расчета. Эмиттерный и истоковый повторитель. Основные области применения и характеристики. Дифференциальный усилитель, основные характеристики, особенности построения и области применения. Температурная стабильность. Схемы источников постоянного напряжения и тока, токовое зеркало. Использование транзисторов в качестве активной нагрузки усилительного каскада. Улучшение характеристик дифференциальных усилителей (использование схем источников тока, составных транзисторов и комбинированных схем на полевых и биполярных транзисторах). Оконечные усилители мощности. Принципы построения, условия работы. Реализация различных режимов усиления. Способы согласования с нагрузкой. Усилители на комплиментарных транзисторах. Способы защиты от перегрузки. Основные расчетные соотношения. Применение составных транзисторов. 4.2.4. Многокаскадные усилители Виды межкаскадных связей. Особенности выполнение межкаскадных связей по постоянному и переменному токам. Методика расчета RC-цепей связи по заданным частотным свойствам. Усилители постоянного тока. Построение частотных и фазовых характеристик. 4.2.5. Операционные усилители Назначение. Основные допущения. Условное графическое обозначение. Принципы построения, структурная схема типового операционного усилителя, особенности схемотехники, основные параметры и характеристики. Применение цепей частотозависимой и частотонезависимой обратной связи. 4.2.6. Преобразователи аналоговых сигналов на базе операционных усилителей Построение функциональных преобразователей на основе операционного усилителя: суммирующие, вычитающие, интегрирующие, дифференцирующие, логарифмические усилители, функциональные преобразователи, источники тока и напряжения, ограничители уровня - назначение, принципы построения, типовые схемные решения, основные параметры и расчетные соотношения. 4.2.7. Устройства сравнения аналоговых сигналов Однопороговые и двухпороговые сравнивающие устройств на основе операционного усилителя, триггеры Шмита: назначение, типовые схемы включения, условное обозначение, точность порогов срабатывания и отпускания, основные параметры, характеристики и расчетные соотношения. Интегральные компараторы: особенности построения, функциональные возможности, основные параметры и характеристики, типовые схемы включения, расчетные соотношения. 4.2.8. Импульсные усилители мощности Области применения, преимуществ и недостатки импульсных усилителей мощности. Обобщенная структурная схема. Методы импульсного усиления электрического сигнала. Основные требования к импульсным усилителям мощности. Статические и динамические потери при актином и активно-индуктивном характере нагрузки. Режимы импульсного усиления мощности. Типовые схемные решения. Методы снижения потерь. Основные расчетные соотношения. 4.2.9. Источники вторичного электропитания Назначение, основные свойств и характеристики, структурные схемы. Выпрямители: схемы одно и двухполупериодных выпрямителей, принципы функционирования, основные свойства и расчетные соотношения. Фильтры: основные типы, свойства, области применения и расчетные соотношения. Источники вторичного электропитания непрерывного и импульсного действия. Особенности построения стабилизаторов напряжения и тока. Основные схемы импульсных регуляторов, физика работы, свойства, основные расчетные соотношения. Стабилизирующие и нестабилизирующие преобразователи напряжения: назначение, основные типы и их свойств. Методы стабилизации выходных параметров и повышения энергетической эффективности. Основные тенденции и перспективы развития. 4.2.10. Представление цифровой информации электрическими сигналами, классификация и способы описания цифровых устройств. Особенности представления информации электрическими сигналами. Понятие логических констант, переменным, функций, их представления электрическими сигналами. Способы представления логических функций; словесное описание, алгебраическая форма записи (дизъюнктивная и конъюнктивная формы ), таблицы истинности, кубические комплексы. Взаимное преобразование логических функций, логические элементы. Переход от логических функций к структурным схемам и обратно. Классификация логических устройств. 4.2.11. Минимизация структуры логических устройств Цель минимизации структуры логических устройств. Общие принципы минимизации. Покрытие функции алгебры логики минимальной стоимости. Минимизация с использованием карт Вейча (Карно) и методов "машинной" минимизации. 4.2.12. Комбинационные логические устройства Функционально полные системы логических элементов. Синтез логических устройств в заданном базисе логических элементов. Особенности построения логических устройств на реальной элементной базе (использование элементов с заданным числом входов). Типовые комбинационные логические устройства: шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, цифровые компараторы, преобразователи кода - назначение структура построения, основные свойства и характеристики. 4.2.13. Последовательностные логические устройства Назначение триггеров, их классификация и методы описания. Типы триггеров: одноступенчатые триггеры (асинхронный и синхронный RS-триггер, D-триггер, Т-триггер), двухступенчатые триггеры (RS-триггер, JК-триггер), триггеры с динамическими входами (RS-триггер, JК-триггер) назначение и принципы построения. Триггеры с комбинированными входами. Синтез последовательностных устройств: понятие состояния цифрового автомата (ЦA), обобщенная структурная схема ЦА, определение объема памяти ЦА. Методы синтеза ЦА, переход от таблицы состояния к логической схеме и обратно, функциональные узлы последовательностных логических устройств: счетчики - назначение, классификация, способы переноса сигнала, основные типы (двоичные, двоично-кодированные, реверсивные); регистры - назначение, классификация, основные типы (параллельные, последовательные); организация межрегистровых связей. 4.2.14. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) Сумматоры: полусумматоры, одно- и многоразрядные сумматоры, алгоритмы функционирования, основные уравнения и структурные схемы. Структура арифметико-логического устройства. Реализация арифметических и логических операций. Схемотехническая организация АЛУ. 4. 2.15. Базовые логические элементы (БЛЭ) Классификация и основные требования к логическим элементам: совместимость входных и выходных сигналов, нагрузочная способность, свойства квантования сигнала помехоустойчивость. Характеристики логических элементов; амплитудная переходная, входная и выходная характеристики; статические, динамические и интегральные параметры логических элементов. Классификация и основные области применения различных БЛЭ. БЛЭ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ); состав базовых элементов, схемотехника, принципы работы, способы повышения быстродействия, разновидности и основные параметры . БЛЭ эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ): состав базовых элементов, схемотехника, принципы работы, способы повышения быстродействия, разновидности и основные характеристики. БЛЭ логика на МДП-транзисторах (п-МОП, р-МОП, КМОП): состав базовых элементов, схемотехника, принципы работы, разновидности и основные характеристики. БЛЭ интегральной инжекционной логики (И2Л): схемотехника, разновидности, основные характеристики, принципы работы и построения структуры. 4. 2.16. Генераторы на логических элементах и таймеры Назначение и основные характеристики, принципы построения и типы генераторов. Автогенераторы и одновибраторы на элементах ТТЛ логики, автогенераторы на элементах КМОП логики (условия генерации, расчет длительности и периода импульсов). Интегральные таймеры: область применения и структурная схема, принцип действия, основные схемы включения (автоколебательный и заторможенный генераторы). 4.2.17. Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ) Основные определения и классификация. Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ); структура при одномерной и двумерной организации, способы наращивания объема памяти на заданной элементной базе. Типы элементарных запоминающих элементов на биполярных и полевых транзисторах (запоминающие элементы статических ЗУ на биполярных транзисторах с диодами Шотки, на ЭСЛ-элементах, на структурах И2Л, на МОП и КМОП транзисторах, элементы ЗУ динамического типа). Постоянные запоминающие устройства. Характеристики и параметры полупроводниковых ЭУ. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ): классификация, принципы построения, основные характеристики и области применения. Масочные, прожигаемые и репрограммируемые ПЗУ: схемотехника базовых запоминающих ячеек, принципы работы и изготовления, методы программирования и репрограммирования. 4.2.18. Логические устройства с программируемыми характеристиками Назначение и область применения программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Обобщенная структура и классификация. Программируемая матричная логика, программируемые логические матрицы, базовые матричные кристаллы: особенности структуры и схемотехническая реализация. Применение мультиплексора в качестве универсального логического элемента. 4.2.19.Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП) Классификация, основные определения и характеристики ЦАП и АЦП. Типовые схемы построения ЦАП. ЦАП с суммированием токов: типовая схема, основные параметры и характеристики, использование интегральных схем при построении ЦАП. Основные типы АЦП-АЦП: последовательного счета со счетчиком (циклические и нециклические), поразрядного уравновешивания, параллельного преобразования, с интегрированием. Основные свойства и характеристики, области применения, типовые схемы, принципы работы. Применение специализированных интегральных микросхем при построении АЦП. Преобразователи напряжения-частота: основные параметры и характеристики, типовые схемы, принципы действия. Особенности применения типовых интегральных микросхем преобразователя. 4.2.20. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Автоматизация процессов проектирования логической структуры БИС и СБИС. Кремниевые компиляторы. Перспективы развития электроники, функциональная электроника. 5. Лабораторный практикум
6.Учебно-методическоеобеспечение дисциплины 6.1. Рекомендуемая литература а) основная литература Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. Под. Ред. Глудкина О.П. – М.: Радио и связь, 1996 г. – 768 с. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. /Полный курс/: Учебник для вузов, Под. Ред. Глудкина О.П. – М.: Горячая линия – Телеком, 1999 г. – 768 с. б) дополнительная литература Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Издание второе. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000 г. – 488 с. Прянишников В.А. Электроника (Курс лекций). – Санкт-Петербург: КОРОНА-принт, 1998 г. – 398 с. Хоровец П. и Хилл У. Искусство схемотехники, Пер с англ. В 3-х томах. М.: Мир, 1993 г. 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Программа составлена в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению 551100 /Проектирование и технология электронных средств/ и по направлению подготовки дипломированного специалиста 654300 /Проектирование и технология электронных средств/. Программу составил: Опадчий Юрий Федорович, д.т.н., РГТУ-МАТИ. им. К.Э. Циолковского. Программа одобрена 8 июня 2000 г. на заседании учебно-методического совета по направлению 551100 и учебно-методической комиссии по специальностям 200800 и 220500 . Председатель Совета УМО по образованию Пузанков Д.В. в области автоматики, электроники, микро- электроники и радиотехники
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: Разместите кнопку на своём сайте или блоге: