ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Ч.2

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
_______________________
Руководитель ООП
по направлению 220700
доц. А.А. Кульчицкий
______________________
Зав. кафедрой АТПП
доц. А.А. Кульчицкий
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Ч.2»
Направление подготовки:
220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Профиль подготовки:
Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: Старший преподаватель каф. АТПП В.А. Шабанов
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью изучения дисциплины является усвоение принципов построения и
функционирования электронных приборов и устройств, ознакомление с инженерными
методами анализа и синтеза в данной области техники, а также с возможностями и
принципами их практического применения, с номенклатурой и параметрами стандартных
изделий отечественной и зарубежной электронной промышленности.
Основная задача дисциплины усвоение основных положений современной
полупроводниковой электроники.
2.
Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина “Электротехника и электроника ч.2” относится к дисциплинам
базовой части профессионального цикла.
Для изучения этой дисциплины необходимы:
- знания по физике в области электричества;
- знания основных положений теории электрических цепей;
- знания в области схемотехнических построений;
Эти знания и умения формируются у студентов в результате изучения следующих
дисциплин: «Математика», «Физика полупроводников», «Электротехника и электроника
ч.1», «Схемотехника систем управления», «Физические основы информационноизмерительной техники».
Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как
«Автоматизация технологических процессов (по отраслям)», Автоматизированные
системы управления технологическими процессами (по отраслям)», «Микропроцессорные
средства систем управления», «Промышленные контроллеры», а также при курсовом
проектировании и выполнении выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- способностью участвовать в разработке проектов действующих производств,
создании новых (ПК-9);
- способностью использовать современные информационные технологии при
проектировании автоматизации технологических процессов (ПК-10);
- способностью разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию в
области автоматизации технологических процессов и производств (ПК-13);
- способностью участвовать в мероприятиях по контролю соответствия
разрабатываемых проектов и технической документации действующим стандартам,
техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-14);
- способностью участвовать в разработке проектов по автоматизации
технологических процессов (ПК-19);
- способностью к практическому освоению и совершенствованию систем
автоматизации технологических процессов (ПК-20);
- способностью выбирать технические средства автоматизации (ПК-22);
- способностью выполнять работы по экспертизе технической документации систем
и средств автоматизации и управления (ПК-27).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:

принципы работы базовых полупроводниковых устройств;

базовые схемотехнические решения полупроводниковых устройств усиления и
преобразования аналогового сигнала;

основные методы расчета полупроводниковых устройств преобразования
электрического сигнала;
способы реализации базовых логических функций;
основные электронные компоненты обработки цифрового сигнала.Уметь:
Владеть:

методами расчета электронных устройств по параметрам составляющих их
компонентов;

основами автоматизированного проектирования электронных схем.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Всего
часов
54
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
36
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
18
54
Самостоятельная работа (всего)
Подготовка к лабораторным работам
18
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
36
Общая трудоемкость
час
108
зач. ед.
3
Семестр
4
54
36
18
54
18
зачет (36)
108
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
5.1.1. Введение.
Задачи, решаемые электроникой. Понятия энергии и информации. Виды энергии и
способы ее передачи. Электрический сигнал. Аналоговый и цифровой способы
представления информации. Источники, носители и потребители энергии и информации.
Общая структура электронных устройств, преобразующих энергию и информацию
на примере электропривода робототехнического автомата. Простейшие преобразователи
энергии и информации, реализованные на пассивных делителях тока и напряжения.
5.1.2. Полупроводниковые приборы.
Полупроводники. Два типа проводимости. Выпрямительные диоды их типы и
параметры. Простейший однофазный выпрямитель. Диоды Шоттки. Стабилитроны и
стабисторы. Тиристоры и простейшие управляемые выпрямители на их основе.
Оптоэлектронные приборы. Фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы,
фототиристоры, светоизлучающие диоды, оптроны.
Биполярные транзисторы, схемы их включения, принцип действия. Статические и
динамические характеристики транзисторов. Частотные свойства транзисторов. Типы и
параметры транзисторов. Полевые транзисторы, их типы и параметры. Сравнительные
характеристики биполярных и полевых транзисторов.
Интегральные микросхемы – методы и принципы их конструирования, типы,
свойства.
5.1.3. Усилители.
Классификация усилителей. Структурная схема и основные характеристики
усилителей. Усилители напряжения типа RC, схема с общим эмиттером. Обратные связи в
усилителях. Каскад с общим коллектором, эмиттерный повторитель. Усилители
напряжения типа RC на полевых транзисторах. Усилители мощности звуковой частоты,
классы усиления. Одно- и двухтактные усилители мощности. Бестрансформаторный
усилитель мощности. Усилители постоянного тока.
5.1.4. Операционные усилители.
Операционные усилители (ОУ). Основные параметры и характеристики ОУ.
Основные схемы включения ОУ – инвертирующая и неинвертирующая. Решающие схемы
на основе ОУ.
Избирательные усилители. Генераторы гармонических колебаний. Автогенераторы –
их типы и свойства.
5.1.5. Источники вторичного электропитания.
Структура источников вторичного электропитания (ИВЭП). Выпрямители.
Классификация выпрямителей. Неуправляемые выпрямители – однофазные и трехфазные.
Сглаживающие фильтры. Управляемые выпрямители – однофазные и трехфазные.
Инверторы. Стабилизаторы напряжения и тока. Параметрические стабилизаторы
напряжения и тока. Компенсационные стабилизаторы напряжения. Импульсные
стабилизаторы постоянного напряжения.
5.1.6. Импульсные устройства.
Параметры импульсных сигналов. Ключевой режим работы транзисторов.
Логические элементы. Элементная база цифровых устройств – базовые ТТЛ-, КМОП- и
ЭСЛ – элементы, их параметры и сравнительные характеристики. Цифро-аналоговые и
аналого-цифровые преобразователи.
5.1.7. Средства автоматизации схемотехнического проектирования электронных
устройств.
Основные задачи и проблемы компьютерного моделирования. Программные
средства моделирования электронных устройств. Основные характеристики программ
схемотехнического моделирования. Принципы организации процесса моделирования на
примере прикладных программных пакетов MathLAB Simulink и NI Multisim.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование обеспечиваемых
п/п (последующих) дисциплин
1.
2.
3
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
Автоматизация технологических
процессов
Автоматизированные системы
управления технологических
процессов
Микропроцессорные средства
систем управления
3
+
4
+
5
+
6
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Наименование раздела дисциплины
Введение.
Полупроводниковые приборы.
Усилители.
Операционные усилители.
Источники вторичного электропитания.
Импульсные устройства.
Средства автоматизации схемотехнического
проектирования электронных устройств.
Лекц.
2
6
6
4
8
4
2
Лаб.
зан.
4
2
4
8
Семин
СРС
10
10
10
12
8
4
Всего
час.
2
20
18
18
28
12
6
6. Лабораторный практикум
№
п/п
1.
2.
3.
№ раздела дисциплины
Наименование лабораторных работ
Получение ВАХ полупроводниковых
Тема 1.3 Выпрямительные и диодов и стабилитронов с
специальные диоды.
применением компьютерного
моделирования.
Получение входных и выходных
Тема 1.4 Транзисторы, схемы
характеристик биполярных
включения, параметры и
транзисторов с применением
характеристики.
компьютерного моделирования.
Тема 2.2 Операционные
Анализ вычислительных схем на базе
усилители.
операционных усилителей.
Сравнение параметров одно- и
Тема 2.4 Источники
двухполупериодных выпрямителей с
вторичного электропитания. применением компьютерного
моделирования.
Трудоемкость
(час.)
2
2
2
2
7. Практические занятия (семинары)
№
п/п
1.
2.
3.
4.
№ раздела дисциплины
Тема 1.3 Выпрямительные и
специальные диоды.
Тема 1.4 Транзисторы, схемы
включения, параметры и
характеристики.
Тема 2.2 Операционные
усилители.
Тема 2.4 Источники
вторичного электропитания.
Тематика практических занятий
(семинаров)
Расчет RD-делителя напряжения.
Трудоемкость
(час.)
2
Расчет RT-делителей напряжения.
2
Расчет вычислительных схем на базе
операционных усилителей.
Расчет параметров одно- и
двухполупериодных выпрямителей,
фильтров и стабилизаторов.
2
2
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрено
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Миловзоров, О.В., Электроника: учебник для вузов/ О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. –
М.: Высш. шк., 2004, 2006, 2008.
2. Буранов, С.А. Электроника ч.1, 2: учеб. пособие/ С.А. Буранов. - Изд.4-е, перераб. и
доп.– СПб.: СЗТУ, 2003.
3. Лачин, В.И. Электроника: учеб. пособие для вузов/ В.И. Лачин, Н.С. Савелов. – Ростов
н\Д: Феникс, 2009.
4. Браммер, Ю.А. Цифровые устройства: учеб. пособие для вузов/ Ю.А. Браммер, И.Н.
Пащук. – М.: Высш. шк., 2004.
б) дополнительная литература:
5. Гусев, В.Г. Электроника/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – М.: Высш. шк., 1991.
6. Прянишников, В.А. Электроника: полный курс лекций/ В.А. Прянишников. – Изд.6-е,
испр. и доп. – СПб.: Учитель и ученик: Корона-Век, 2009.
в) программное обеспечение:
Программные продукты NI Multisim.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
1. Компоненты автоматизации ОВЕН. Ежегодный каталог продукции. WWW.OWEN.RU
2. Справочник по контрольно-измерительным приборам, автоматике и клапанам.
2010.IV, www.kipspb.ru.
3. Приборы, системы и средства автоматизации технологических процессов./
Номенклатурный каталог в 12-ти томах., 2000.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для выполнения лабораторных работ и оформления отчетов используются
компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитории -6501-6503)
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Задания для лабораторных работ являются индивидуальными для каждого
студента.
Разработчик:
кафедра АТПП
(место работы)
ст. преподаватель
(занимаемая должность)
Шабанов В.А.
(инициалы, фамилия)
Эксперты:
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
_________________________
(инициалы, фамилия)
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
_________________________
(инициалы, фамилия)