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
-
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.
-
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 информационно-измерительной 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
|
Семестр
|
4
|
Аудиторные занятия (всего)
|
54
|
54
|
В том числе:
|
|
|
Лекции
|
36
|
36
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
-
|
Семинары (С)
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
18
|
18
|
Самостоятельная работа (всего)
|
54
|
54
|
Подготовка к лабораторным работам
|
18
|
18
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
36
|
зачет (36)
|
Общая трудоемкость час
зач. ед.
|
108
|
108
|
3
|
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
№ п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1.
|
Автоматизация технологических процессов
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2.
|
Автоматизированные системы управления технологических процессов
|
+
|
+
|
+
|
+
|
3
|
Микропроцессорные средства систем управления
|
|
|
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекц.
|
Лаб.
зан.
|
Семин
|
СРС
|
Все-го
час.
|
1.
|
Введение.
|
2
|
|
|
|
2
|
2.
|
Полупроводниковые приборы.
|
6
|
4
|
|
10
|
20
|
3.
|
Усилители.
|
6
|
2
|
|
10
|
18
|
4.
|
Операционные усилители.
|
4
|
4
|
|
10
|
18
|
5.
|
Источники вторичного электропитания.
|
8
|
8
|
|
12
|
28
|
6.
|
Импульсные устройства.
|
4
|
|
|
8
|
12
|
7.
|
Средства автоматизации схемотехнического проектирования электронных устройств.
|
2
|
|
|
4
|
6
|
6. Лабораторный практикум
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
Трудо-емкость
(час.)
|
1.
|
Тема 1.3 Выпрямительные и специальные диоды.
| Получение ВАХ полупроводниковых диодов и стабилитронов с применением компьютерного моделирования. |
2
|
2.
|
Тема 1.4 Транзисторы, схемы включения, параметры и характеристики.
| Получение входных и выходных характеристик биполярных транзисторов с применением компьютерного моделирования. |
2
|
|
Тема 2.2 Операционные усилители.
| Анализ вычислительных схем на базе операционных усилителей. |
2
|
3.
|
Тема 2.4 Источники вторичного электропитания.
| Сравнение параметров одно- и двухполупериодных выпрямителей с применением компьютерного моделирования. |
2
|
7. Практические занятия (семинары)
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Тематика практических занятий (семинаров)
|
Трудо-емкость
(час.)
|
1.
|
Тема 1.3 Выпрямительные и специальные диоды.
|
Расчет RD-делителя напряжения.
|
2
|
2.
|
Тема 1.4 Транзисторы, схемы включения, параметры и характеристики.
|
Расчет RT-делителей напряжения.
|
2
|
3.
|
Тема 2.2 Операционные усилители.
|
Расчет вычислительных схем на базе операционных усилителей.
|
2
|
4.
|
Тема 2.4 Источники вторичного электропитания.
|
Расчет параметров одно- и двухполупериодных выпрямителей, фильтров и стабилизаторов.
|
2
|
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрено
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
-
Миловзоров, О.В., Электроника: учебник для вузов/ О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. – М.: Высш. шк., 2004, 2006, 2008.
-
Буранов, С.А. Электроника ч.1, 2: учеб. пособие/ С.А. Буранов. - Изд.4-е, перераб. и доп.– СПб.: СЗТУ, 2003.
-
Лачин, В.И. Электроника: учеб. пособие для вузов/ В.И. Лачин, Н.С. Савелов. – Ростов н\Д: Феникс, 2009.
-
Браммер, Ю.А. Цифровые устройства: учеб. пособие для вузов/ Ю.А. Браммер, И.Н. Пащук. – М.: Высш. шк., 2004.
б) дополнительная литература:
-
Гусев, В.Г. Электроника/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – М.: Высш. шк., 1991.
-
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:
-
Компоненты автоматизации ОВЕН. Ежегодный каталог продукции. WWW.OWEN.RU
-
Справочник по контрольно-измерительным приборам, автоматике и клапанам. 2010.IV, www.kipspb.ru.
-
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 ст. преподаватель Шабанов В.А.
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
____________________ ___________________ _________________________
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) |