Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах
скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ф  ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ» УТВЕРЖДАЮ Т.В. Маркелова « 17 » июня 2009 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Москва – 2009 г.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Электротехника и электроника» ___________ , протокол № __. Зав. кафедрой Артыков Э.С. Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий 12.09.06 , протокол № 1 . Председатель Винокурова О.А. ^ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ 1.1. Цели и задачи изучения дисциплины Целью изучения дисциплины «Общая электротехника и электроника» является формирование у студентов неэлектрических специальностей теоретических основ и практических навыков в области электротехники и электроники для обеспечения технического прогресса в современных технических системах, а также автоматизации технологических процессов в полиграфическом производстве. ^ дисциплины является обеспечение базовых знаний, необходимых для эксплуатации и разработки эффективных электротехнических и электронных систем, устройств автоматики, техники передачи, воспроизведения и тиражирования информации в полиграфии:
^ содержания дисциплины В соответствии с образовательным стандартом изучения дисциплины студент должен знать:
владеть:
уметь:
^ усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины
^ 2.1. Наименование разделов и тем, их содержание и объем в часах
Продолжение таблицы
Окончание таблицы
^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ Приближение ВАХ методами интерполяции. Аппроксимация ВАХ методом наименьших квадратов. Кусочно-полиномиальная аппроксимация ВАХ сплайнами. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ 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. ^ и объем в часах
^ Не предусмотрен. 2.5. Организация самостоятельной работы
^
* Могут быть предложены иные формы СРС. ^ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 3.1. Литература Основная 1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Высш. шк., 2000. 2. Делекторский Б.А., Никаноров В.Б. Электротехника и основы электроники: Лабораторно-практические работы для всех инженерных специальностей. – М.: Изд-во МГУП, 2001. 3. Гудилина К.Г., Шмелева Г.А. Электротехника и электроника: Практикум для самостоятельных занятий для специальностей 281400, 170800, 072500, 220200, 210100. Части 1, 2, 3. – М.: Изд-во МГУП, 2002. 4. Шмелева Г.А., Никаноров В.Б., Волосатова С.В., Гудилина К.Г. Электротехника и электроника: Расчетно-графические работы и методические указания по их выполнению. – М.: Изд-во МГУП, 2003. 5. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника. – М., 2004. 6. Вартанян С.П., Гудилина К.Г., Михайлова О.М. Электроника: Лабораторные работы. – М.: Изд-во МГУП, 1998. 7. Михайлова О.М. Электротехника и основы электроники: Задания и методические указания по выполнению расчетно-графических работ. – М.: Изд-во МГУП, 2004. 8. Михайлова О.М. Общая электротехника и электроника: Методическое руководство по проведению исследований в системе схемотехнического моделирования Electronics Workbench. – М.: Изд-во МГУП, 2002. 9. Михайлова О.М. Полупроводниковые приборы и структуры: Методическое руководство по решению задач и выполнению расчетно-графических работ. – М.: Изд-во МГУП, 2003. Дополнительная 10. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.Н. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2000. 11. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 12. Справочник по интегральным микросхемам. – М.: Энергия, 1981. ^ методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, а также используемых в учебном процессе технических средств
Программное обеспечение
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 