Рабочая программа учебной дисциплины «электротехника и электроника ч. 2» Направление подготовки

220700 Автоматизация технологических процессов и производств

Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении

1. 
   Цели и задачи дисциплины:
   

Основная задача дисциплины усвоение основных положений современной полупроводниковой электроники.

2. 
   Место дисциплины в структуре ООП:
   

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).

• 
  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;
  

• 
  методами расчета электронных устройств по параметрам составляющих их компонентов;
  
• 
  основами автоматизированного проектирования электронных схем.
  

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.

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.

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.

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.

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.

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.
   

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.
   

Программные продукты NI Multisim.

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.
   

Для выполнения лабораторных работ и оформления отчетов используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитории -6501-6503)

Задания для лабораторных работ являются индивидуальными для каждого студента.

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)

____________________ ___________________ _________________________