Форма № Н - 3.04 ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра комп'ютеризованих систем управління та автоматики «ЗАТВЕРДЖУЮ» Проректор з науковопедагогічної роботи Г.М. Виговський « » 2014р. РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ НПП.02 ЕЛЕКТРОНІКА ТА МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА напрям підготовки: 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» спеціальність: 7.05020201 «Автоматизоване управління технологічними процесами» факультет: інформаційно-комп’ютерних технологій Житомир – 2014 рік Робоча програма дисципліни “Електроніка і мікросхемотехніка” для студентів денної і заочної форми навчання за напрямом „___” ________, 20 року __ с. Розробники: Купкін Є.С., к. т. н., доцент; Чепюк Л.О. ст.викладач Робоча програма затверджена на засіданні кафедри «Комп’ютеризовані системи управління та автоматика» Протокол від. “____”______________ 20___ року № ___ Завідувач кафедри «Комп’ютеризовані системи управління та автоматика» _____________________ (Подчашинський Ю.О.) “_____” ________________ 20___ року Схвалено науково-методичною радою факультету інформаційно-комп’ютерних технологій Протокол від. “____” ______________ 20___ року № ___ Голова ради доц. Морозов А.В.. “_____” ________________ 20___ року 1. Є.С. Купкін 2014 рік 2. Л.О. Чепюк 2014 рік 3. Найменування показників Кількість кредитів 7 Опис навчальної дисципліни Галузь знань, напрям підготовки, освітньокваліфікаційний рівень Галузь знань 0502 «Автоматика та управління Напрям підготовки 6.050202 «Автоматизація та комп’ютерноінтегровані технології» Модулів – 2 Змістових модулів – 2 Індивідуальне науково-дослідне завдання: розрахунок типових Спеціальність (профецифрових схем та їх сійне спрямування): моделювання в середовище спеціалізованих комп’ютерних програм. Загальна кількість годин – 252 Тижневих годин для денної форми навчання: аудиторних – 6 год. самостійної роботи студента –7,5 Освітньокваліфікаційний рівень: бакалавр. Характеристика навчальної дисципліни денна форма навчання заочна форма навчання Нормативна Рік підготовки: 2-й 3-й Семестр 4-й 5-й Лекції 56 год. 16 год. Практичні 24 год. Лабораторні 32 год. 8 год. Самостійна робота 108 год. 228 год. Індивідуальні завдання: 32 год. Вид контролю: 2 модульні контрольні роботи; звіти з лабораторних робіт; розрахунково-графічні роботи (згідно завдання на самостійну роботу). Примітка. Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить: для денної форми навчання – ; для заочної форми навчання – . 4. Мета та завдання навчальної дисципліни Мета – навчити студентів: кваліфіковано використовувати аналогові електронні компоненти як в дискретному, так і в інтегральному виконанні при вирішення різноманітних схемотехнічних задач; застосовувати сучасні мікроелектронні елементи та прилади при проектуванні та розробці аналогових схем, вузлів і пристроїв систем управління; аналізувати схемні рішення, визначати їх властивості і параметри шляхом використання сучасних пакетів прикладних програм. Завдання: освоїти принципи роботи і властивості сучасних електронних елементів і приладів; вивчити фізичні основи роботи електронних аналогових приладів та вузлів, їх параметри та характеристики; освоїти методи розрахунку аналогових вузлів і блоків на підставі електронних приладів та мікросхем. В результаті вивчення курсу студент повинен знати: механізми роботи аналогових схем електронної техніки; особливості технологічних процесів виготовлення інтегральних схем та обумовленості їх параметрів від технології; основні системи напівпровідникових інтегральних елементів, що використовуються в електронних приладах та обчислювальних машинах; можливість застосування електронних програм для моделювання аналогових вузлів систем управління; основні характеристики, галузі застосування та тенденції розвитку елементної бази аналогової електроніки. Одержанні знання повинні дозволити студенту вміти: користуватися довідниковими даними основних параметрів та характеристик схемотехнічної бази цифрової та обчислювальної техніки; розраховувати, синтезувати та аналізувати функціональні вузли на основі інтегрованої аналогової схемотехніки; проводити моделювання схем вузлів систем управління на основі електронних програм з метою визначення їх параметрів і характеристик; виявляти несправності, налагоджувати та випробувати схеми радіоелектронної техніки, що побудовані на основі інтегральних цифрових та імпульсних елементів. 5.Програма навчальної дисципліни Змістовий модуль 1. Напівпровідникова електроніка. Аналогова електроніка. Вступ. Загальна характеристика дисципліни. Зміст дисципліни. Її зв'язок з іншими дисциплінами. Історія розвитку електроніки та мікросхемотехніки. Перспективи розвитку. Тема 1. Фізичні основи електроніки і мікросхемотехніки Утворення р-п переходу та його властивості. Тема 2. Діоди та транзистори Типова вольт-амперна характеристика діода. Електричний i тепловий пробої діода. Температурна залежність ВАХ діода. Типи напівпровідникових діодів. Побудова і принцип дії біполярного транзистора. Параметри та характеристики. Еквівалентні схеми транзистора. Тема 3. Електронні підсилювачі Класифікація електронних підсилювачів. Основні показники, параметри та характеристики підсилювачів. Викривлення сигналів у підсилювачах. Схеми електронних підсилювачів на біполярному транзисторі зі спільним емітером (СЕ). Способи завдання статичного режиму роботи транзистора. Розрахунок по постійному та змінному струму. Підсилювачі постійного струму (ППС). Типи ППС. Напруга зміщення нуля. Вхідні струми зміщення. Операційні підсилювачі (ОП). Основні параметри та характеристики. Тема 4. Зворотній зв’язок (ЗЗ) в підсилювачах. ЗЗ в електронних підсилювачах. Типи ЗЗ. Вплив ЗЗ на основні параметри та характеристики підсилювачів. Інвертуючий та неінвертуючий підсилювач. Диференційний підсилювач. Диференціатор і інтегратор на основі ОП. Елементарні фільтри на ОП. Тема 5. Генератори гармонічних коливань Умови балансу фаз і амплітуд. Коливальна характеристика. Генератори на RC колах. Змістовий модуль 2. Цифрова електроніка. Мікропроцесорна техніка. Тема 6. Основи побудови елементів цифрової техніки Основні поняття, визначення, закони і теореми алгебри логіки. Форми представлення логічних функцій. Алгебра логіки при синтезі та аналізі логічних схем. Поняття о повному та мінімальних базисах. Мінімізація логічних функцій. Транзисторний ключ (інвертор) на біполярних транзисторах. Статичний та динамічний режими роботи ключа. Завадостійкість. Тема 7. Інтегровані системи елементів. Функціональні вузли ЕОМ комбінаційного типу. Характеристики і параметри інтегральних систем логічних елементів. Серії цифрових інтегральних мікросхем. Дешифратори, шифратори, мультиплексори і демультиплексори. Суматори. Призначення, алгоритм функціонування, таблиці істинності, схеми. Нарощення розрядності. Програмовані логічні матриці. Тема 8. Автомати з пам’яттю Тригери. Класифікація. Таблиці істинності, рівняння роботи, схеми і діаграми роботи асинхронних і синхронних RS-тригерів, Т-тригерів, D-тригерів. Регістри. Визначення, термінологія, класифікація. Схемотехніка і основні характеристики регістрів. Лічильники. Визначення, термінологія, класифікація. Методика синтезу лічильників з довільним коефіцієнтом рахунку. Тема 9. Поняття мікропроцесора (МП), мікро-ЕОМ (МЕОМ), однокристальної мікро-ЕОМ (ОМЕОМ). Еволюція МП і ОМЕОМ. Основні характеристики МП і ОМЕОМ. Класифікація МП і ОМЕОМ. Поняття організації та архітектури МП і ОМЕОМ. Модульна структура МП і ОМЕОМ. Основні типи архітектури МП і ОМЕОМ. Організація простору пам’яті. Організація командного циклу. Системна шина МПС (шина даних, шина адреси, шина управління). Цикли звернення до системної шини. Типові структури МПС. 4. Структура навчальної дисципліни Назви змістових модулів і тем Кількість годин денна форма Заочна форма усього у тому числі у тому числі усього п лаб інд с.р. л п лаб інд с.р. 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Змістовий модуль 1. Напівпровідникова електроніка. Аналогова електроніка. Вступ Тема 1. Фізичні основи електроніки і мікросхемотехніки л 3 0,5 0,5 - - 0,5 - - - 0,5 0,5 - - - - - - 0,5 - - - 5 Тема 2. Діоди та транзистори 2 3 4 4 1,5 - - 4 15,5 Тема 3. Електронні підсилювачі 3 3 4 4 1,5 - 2 - 20,5 2 - - - 2 - - - - - 4 4 35 10 6 8 8 4 - 8 8 50 Тема 4. Зворотній зв’язок (ЗЗ) в підсилювачах Тема 5. Генератори гармонічних коливань Разом за змістовим модулем 1 Змістовий модуль 2. Цифрова електроніка. Мікропроцесорна техніка. Продовження таблиці 1 3 4 5 6 Тема 6. Логічні основи побудови елементів цифрової техніки 2 - 4 - - 4 4 Тема 7. Інтегровані системи елементів. Функціональні вузли комбінаційного типу 3 4 4 - - - 4 2 - - 4 - - - Тема 9. Поняття мікропроцесора), мікро-ЕОМ), однокристальної мікро-ЕОМ (ОМЕОМ). 4 4 - 4 - - - Разом за змістовим модулем 2 14 8 8 8 90 4 - - 8 Усього годин 24 16 16 6 180 8 - 8 16 Тема 8. Автомати з пам’яттю 2 7 8 9 10 11 12 13 152 6. Теми практичних занять № Кількість Назва теми з/п годин 1 Типі випрямлячів. Принципи визначення типу електронного приладу 2 на прикладі вибору діода для випрямляча. 2 Методика розрахунку електронного підсилювача за постійним стру2 мом. 3 Методика розрахунку електронного підсилювача за змінним струмом. 2 4 Розрахунок транзисторного ключа. 4 5 Мінімізація логічних функцій методами: прямих перетворень та таб6 личним методом (карти Карно). 7. Теми лабораторних занять № з/п 1 2 3 4 Назва теми Освоєння методів дослідження електронних схем в середовище програми Electronics Workbench. Розрахунок, моделювання та дослідження електронного підсилювача на біполярному транзисторі в середовище програми EWВ5. Проходження імпульсних сигналів через RC ланцюги Дослідження логічних елементів Кількість годин 4 4 4 8. Самостійна робота № з/п 1 2 3 4 5 6 7 11 12 13 Назва теми та розділи для самостійного вивчення Тема 2. Діоди та транзистори Параметри та області застосування діодів різних типів. Елементи оптоелектронних приладів. Побудова і принцип дії польового транзистора. Параметри та характеристики. Еквівалентна схема транзистора. Тема 3. Електронні підсилювачі Схеми електронних підсилювачів на біполярному транзисторі зі СК та СБ. Схеми електронних підсилювачів на польовому транзисторі. Розрахунок по постійному та змінному струму. Параметри та характеристики. Тема 4. Зворотній зв’язок (ЗЗ) в підсилювачах Паразитні зворотні зв’язки в підсилювачах та методи їх усунення. Повторювач, суматор та вичитач на основі ОП. Нелінійні перетворювачі: логарифматор, антілогарифматор та функціональний перетворювач. Тема 5. Генератори гармонічних коливань Генератори на мості Віна Тема 6. Логічні основи побудови елементів цифрової техніки Імпульсні сигнали. Їх характеристики. Транзисторний ключ (інвертор) на біполярних транзисторах. Статичний та динамічний режими роботи ключа. Завадостійкість. Алгебра логіки при аналізі логічних схем. Тема 8. Функціональні вузли ЕОМ комбінаційного типу Алгоритм функціонування, таблиці істинності, схеми вузлів комбінаційного типу. Програмовані логічні матриці. Тема 9. Автомати з пам’яттю Таблиці істинності, рівняння роботи, схеми і діаграми роботи асинхронних і синхронних Т-тригерів і D-тригерів. Методика синтезу лічильників з довільним коефіцієнтом рахунку. Самостійне вивчення лекційного матеріалу Підготовка до проведення практичних занять Виконання розрахунків та оформлення результатів індивідуального завдання Кількість годин 3 11 10 1 10 1 4 16 16 Підготовка до проведення лабораторних робіт Оформлення звітів лабораторних робіт та підготовка до захисту Підготовка до контрольних робіт 14 15 16 Разом 8 16 8 100 9. Індивідуальні завдання 1. Розрахувати та вибрати елементи випрямляча та згладжувального фільтру. 2. Розрахувати, вибрати елементи та визначити параметри підсилювача на основі інтегрального ОП. 3. Визначити значення номіналів елементів електронного транзисторного ключа та розрахувати його параметри. 4. Розрахувати схему лічильника з довільним модулем рахунку та визначити цифрові мікросхеми для його реалізації. 10. Методи навчання На лекційних заняттях: розповідь, пояснення, демонстрація, бесіда, дискусія. На лабораторних заняттях: пояснення, розв`язування ситуаційних задач, виконання індивідуального варіанту завдання. Самостійна робота студента: вивчення розділів основної і допоміжної літератури, реферати, повідомлення, науково-пошукові, дослідницькі проекти. За джерелами знань використовуються такі методи навчання: словесні – розповідь, пояснення, лекція, інструктаж; наочні – демонстрація, ілюстрація; практичні – лабораторна робота, практична робота, вправи. За характером логіки пізнання використовуються такі методи: аналітичний, синтетичний, аналітико-синтетичний, індуктивний, дедуктивний. За рівнем самостійної розумової діяльності використовуються методи: проблемний, частково-пошуковий, дослідницький. 11. Методи контролю Контрольні заходи включають поточний та підсумковий модульний контроль в тому числі у вигляді модульних контрольних робіт. Поточний контроль здійснюється під час проведення лабораторних занять для перевірки рівня підготовки студента до виконання конкретної роботи. Форма проведення поточного контролю: усне опитування, вирішення ситуаційних задач, тестовий контроль, виконання лабораторної роботи. Оцінюється вхідний, проміжний, кінцевий рівень знань студента. 12. Розподіл балів, які отримують студенти Т1 2 Т7 2 Поточне тестування та самостійна робота Змістовий модуль №1 Т2 Т3 Т4 Т5 2 4 4 4 Поточне тестування та самостійна робота Змістовий модуль №2 Т8 Т9 2 3 Поточне тестування та самостійна робота Змістовий модуль №3 Т11 Т12 Т13 2 2 3 Т10 3 Т6 4 Т14 3 Т15 6 Поточне тестування та самостійна робота Змістовий модуль №3 Т16 Т17 Т18 Т19 Т20 Т21 Т22 6 6 6 6 6 6 6 Сума Т23 6 Т24 6 100 Шкала оцінювання: національна та ECTS Сума балів за всі види навчальної діяльності Оцінка ECTS Оцінка за національною шкалою для екзамену, курсового проекту (роботи), практики відмінно 90 – 100 82-89 74-81 64-73 60-63 А В С D Е 35-59 FX незадовільно з можливістю повторного складання F незадовільно з обов’язковим повторним вивченням дисципліни 0-34 добре для заліку зараховано задовільно не зараховано з можливістю повторного складання не зараховано з обов’язковим повторним вивченням дисципліни 13. Методичне забезпечення 1. Робоча навчальна програма, контрольні завдання та методичні вказівки по вивченню дисципліни “Електроніка і мікросхемотехніка” (для студентів денної та заочної форми навчання спеціальності 6.050201). Укладач Купкін Є.С. – Житомир: ЖДТУ, 2009.– 60 с. 2. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Аналогова електроніка” Укладачі: Купкін Є.С., Петросян Р.В. – Житомир: ЖДТУ, 2010.– 20 с. 3. Методичні вказівки до лабораторної роботи «Дослідження електронних приладів на лабораторному макеті». Укладач Воронова Т.С. – Житомир: ЖДТУ, 2013 – 10 с. 5. Програма, контрольні завдання та методичні вказівки по вивченню дисципліни “Цифрова і комп’ютерна електроніка” (для студентів денної та заочної форми навчання спеціальності 7.091 401). Укладач Купкін Є.С. – Житомир: ЖДТУ, 2006.– 60 с. –-150 екз. 6. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 3 «Проходження імпульсних сигналів через RC ланцюги» Укладач Купкін Є.С. – Житомир: ЖДТУ, 2013.– 20 с. – 20 екз. 7. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 4 «Дослідження логічних елементів» Укладач Купкін Є.С – Житомир: ЖДТУ, 2013.– 18 с. – 20 екз. 8. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Мікропроцесорні системи управління” для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія». Частина 2. Вивчення однокристальних мікроконтролерів / Укладачі Л.О. Чепюк, О.О. Шаповалова. – Житомир: ЖДТУ, 2013. – 88 с. (в електронному вигляді). 14. Рекомендована література Базова 1. Гніліцький В.В., Купкін Є.С., Новацький А.О. Аналогова електроніка: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2011. – 272 с. 2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. (Полный курс): Учебник для вузов. - М.: Горячая Линия – Телеком, 2002. – 768 с. 3. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. – СПб.: Корона, 2004. – 416 с. 4. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб: БХВ-Петербург, 2001. – 528 с. 4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1982. –495 с. 5 Каращук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. 2-е изд. М.: СОЛОН-Р, 2001. – 718 с. 6. Микроэлектронные устройства автоматики: учебник. /Под ред. Сазонова А.А.; – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 384 с. Допоміжна 1. Васильева Л.Д., Медведенко Б.І., Якименко Ю.І. Напівпровідникові прилади: Підручник. – К.: Політехніка, 2003. – 388 с 2..Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники. 4-е изд. К.: Вища школа, 1989. – 423 с. 3. Омельчук В.В., Соколов О.П. Основи електроніки i мiкросхемотехнiки. – Житомир: ЖДТУ, 2004. – 346 с. 4. Дмитрів В.Т., Шиманський В.М. Електроніка і мікросхемотехніка: Навч. посібник. – Львів: Афіша, 2006. – 175 с. 5. Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. 15. Інформаційні ресурси 1. Файли книги «Аналогова електроніка» Укладач Купкін Є.С. 2. Файли ЦКЕ1 і ЦКЕ2, у яких наведені лекційні матеріали та матеріали для самостійного вивчення. Укладач Купкін Є.С. 3. Методичний посібник по вивчення дисципліни “Мікропроцесорні системи управління” для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія». Частина 2. Вивчення однокристальних мікроконтролерів / Укладач Л.О. Чепюк,. – Житомир: ЖДТУ, 2013. – 202 с. (в електронному вигляді).
