Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника



Скачать 109.32 Kb.
Дата28.12.2012
Размер109.32 Kb.
ТипПримерная программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ


Руководитель Департамента образовательных программ

и стандартов
профессионального образования

_________________ Л.С. Гребнев

«__3___»_сентября______ 2001 г.

 

 

 

 

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

ДПП.03 ФИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА


 

 

 

Рекомендуется Министерством образования Российской Федерации
для направления подготовки


 

 

540200 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ДИСЦИПЛИНА ФИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА


 

Направление: 540200 Физико-математическое образование

Профиль: 540204 Астрономия

Курс: 3

Форма обучения: очная

Семестр: 5, 6

Количество часов на дисциплину: 240

Количество аудиторных часов на дисциплину: 216

 

Цель дисциплины: изучение физических основ электронных и электромагнитных процессов, понимание их роли в функционировании технических устройств промышленной и информационной электроники.

 

Задачи дисциплины:

  • сформировать теоретическое понимание и навыки применения физических законов в области электроники;

  • познакомить с современной полупрoводниковой элементной базой, используемой в промышленной и информационной электронике;

  • сформировать системный подход к изучению сложных современных технических устройств;

  • сформировать практические навыки в расчете, конструировании и изготовлении простой электронной аппаратуры.

 

Принципы отбора и организации учебного материала


Отбор материала для данной дисциплины производится с учетом необходимости получения студентами фундаментальных теоретических знаний в области физической электроники и с учетом прогресса в практических применениях этой области, особенно в электронных способах обработки информации.

Организация учебного материала предусматривает параллельное изучение теоретических основ на лекциях и практическое закрепление на лабораторных занятиях и спецкурсах технического творчества.

1.
Учитывая, что Государственный образовательный стандарт включает совокупность тем из электротехники, радиотехники, промышленной и информационной электроники, в основу формирования содержания дисциплины положены:

  • элементы электротехники, связанные с процессами в цепях переменного тока; основные машины, источники, преобразователи в устройствах и системах автоматики;

  • электронные процессы на электронно-дырочных переходах;

  • формирование и распространение сигналов в радио-, теле-, информационной связи;

  • устройства современной электронной техники.

2. Для анализа работы отбираются типичные элементы, блоки, устройства, позволяющие на понимании их функционирования объяснить работу и других составляющих рассматриваемых систем.

 

 

Текущая аттестация качества усвоения знаний


Усвоение знаний проверяется в устной и письменной форме на всем протяжении изучения дисциплины в форме отчетов по лабораторным работам, опросов и выполнения контрольных работ.

 

Итоговая аттестация


Дисциплина завершается экзаменом, на котором оцениваются теоретические знания, умение применять их на практике.

 

Основное содержание


Классические и современные источники тока. Источник электрической энергии, его основные параметры (электродвижущая сила, внутреннее сопротивление, ток нагрузки) и характеристики. Источники тока и напряжения. Основные режимы работы источника. Способы преобразования различных видов энергии в электрическую и устройства, предназначенные для этих целей: гальванические элементы, аккумуляторы; преобразователи тепловой, световой, энергии внутриатомного распада в электрическую энергию; электромеханические генераторы.

Цепи переменного тока. Классификация электрических цепей по форме передаваемого сигнала – цепи постоянного, переменного токов, импульсного сигнала. Формы переменного тока (непериодическая, периодическая, синусоидальная). Основные параметры переменного синусоидального тока. Методы отображения синусоидальных величин. Идеальные R,L,C в цепи переменного синусоидального тока и основные понятия: активное, реактивное, полное сопротивления (проводимости), напряжения, токи, мощности; фазовые сдвиги, коэффициент мощности. Закон Ома. Резонансы.

Принцип действия машин постоянного и переменного тока. Модели генератора переменного и постоянного тока, двигатели постоянного тока (вращающаяся рамка с кольцами или полукольцами на концах в постоянном магнитном поле). Устройство и работа генератора трехфазного тока. Вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель. Устройство коллекторной машины, свойство обратимости. Основные характеристики машин.

Преобразователи тока и напряжения. Назначение функции преобразования и его формы. Электромашинные, злектромеханические (вибрационные), статические (инверторы, выпрямители, трансформаторы и пр.) преобразователи: блочные схемы, принцип работы.

Элементы автоматики. Функции систем автоматики: автоматические контроль, управление и регулирование. Основные определения и понятия в системе: конструктивные, функциональные, алгоритмическая структуры; объект управления, датчики, регуляторы, исполнительные механизмы, источники питания. Примеры структурных, функциональных схем автоматики с замкнутой и разомкнутой цепью взаимодействия. Датчики (потенциометрический, индукционный, емкостной, сельсиновый и пр.). Реле (электромеханические, бесконтактные). Понятие об усилителях, преобразователях, регуляторах, исполнительных механизмах. Понятие о системе дискретной автоматики (принцип построения, основополагающие узлы и элементы).

Принципы построения современной полупроводниковой элементной базы и многоэлементных структур. Электронно-дырочный переход: образование, формы, поведение при внешнем напряжении, параметры, характеристики. Полупроводниковый диод и его разновидности по технологии изготовления (сплавные, диффузионные и др.), по типу перехода (точечные, плоскостные), по физической природе процессов (туннельный, фотодиод, светодиод, инжекционный лазер), по назначению (выпрямительный, импульсный, стабилитрон, варикап и др.), их основные параметры и характеристики. Биполярный транзистор. Транзистор в режиме усилителя и переключателя. Полевой транзистор, особенности его устройства и работы. Понятие о полупроводниковых элементах с многослойными структурами (типа динистора, тиристора, симистора и др.).

Функциональное назначение линейных цепей, электронных усилителей. Сигналы сообщения. Временные и спектральные характеристики периодических и непериодических сигналов. Линейные цепи. Коэффициент передачи четырехполюсника. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики. Полоса пропускания. Последовательный LC-контур. Параллельный колебательный контур. Простейшие избирательные и заграждающие фильтры. Система связанных контуров. Резонансные частоты системы связанных контуров. Фильтры нижних и верхних частот. Нелинейные элементы. Определение закона изменения тока нелинейного элемента по приложенному к нему напряжению. Основные схемы включения биполярного транзистора. Статические характеристики транзистора. Динамический режим работы усилителя. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Амплитудная характеристика усилителя.

Выбор рабочей точки, классы усиления. Цепи смещения и стабилизации режима работы усилителя. Резисторный усилитель напряжения. Резонансный усилитель. Двухтактный усилитель мощности. Виды обратной связи. Влияние отрицательной обратной связи на искажения и стабильность работы усилителя. Усилители со 100% отрицательной обратной связью. Положительная обратная связь. Понятие об отрицательном сопротивлении. Автоколебательная система. Мягкое и жесткое самовозбуждение. Кварцевая стабилизация частоты генератора.

Принципы передачи и приема сигналов в радиосвязи и радиоуправлении. Блок-схема передачи сигнала сообщения. Особенности распространения электромагнитных волн в атмосфере. Временные и спектральные характеристики амплитудно-модулированного сигнала. Временные и спектральные характеристики частотно-модулированного сигнала. Нелинейное преобразование сигнала. Диодная модуляция. Преобразование несущей частоты. Детектирование амплитудно-модулированного сигнала. Основные характеристики радиоприемников – чувствительность, избирательность. Достоинства и недостатки радиоприемника прямого усиления. Супергетеродинный приемник, зеркальный канал и канал прямого прохождения помехи.

Принципы оптической передачи информации. Информационная емкость оптической линии связи. Источники оптического излучения для систем передачи информации: газовые, твердотельные, полупроводниковые лазеры, светодиоды. Типы световодов: со ступенчатым профилем показателя преломления, с градиентом показателя преломления (граданы). Основные параметры световодов: затухание, апертура, спектральные характеристики. Приемники оптического сигнала: фотодиоды, фотоэлектронные умножители. Оптические линии связи.

Принципы формирования, передачи и воспроизведения телевизионного изображения. Разложение изображения на элементы. Параллельная и последовательная передача информации об элементах изображения. Свойства человеческого зрения, используемые в телевидении. Развертка (последовательная передача) – типичный прием телевидения. Передающие телевизионные трубки – устройства превращающие изображение в электрический сигнал. Полоса частот в телевидении. Синхронизация передающей и приемной частей. Виды модуляции в телевидении. Полный видеосигнал. Блок-схема телевизионного приемника. Кинескоп. Магнитные и оптические системы видеозаписи. Цветное изображение. Основные сведения о цветовом зрении и количественном измерении цвета (колориметрии). Цветной кинескоп. Пути повышения качества телевизионных систем (цифровое телевидение, телевидение высокой четкости и др.)

Принципы регистрации сигналов теплового излучения. Узкополосные приемники теплового излучения: инфракрасные фотодиоды, физические основы их работы. Интегральные теплоприемники: терморезисторные, термопарные, пироэлектрические болометры. Применение источников и датчиков теплового излучения в промышленной и бытовой технике.

Устройства современной электронной техники. Системы звукозаписи: магнитные, оптические, электронные. Цифровая электронная техника: логические (Булевы) элементы, дешифраторы, сумматоры, триггеры, счетчики, регистры. Цифровые интегральные схемы. Технологические типы логик. Устройства отображения информации. Основные узлы компьютера: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянные запоминающие устройства (ПЗУ): винчестер, дисководы, оптические диски. Устройства ввода-вывода. Основные сведения об архитектуре компьютера.

Практическое моделирование простых электронных устройств, приемников теплового излучения, устройств тепловой техники, радиоуправляемых моделей. Изготовление простых аналоговых устройств: фотореле, регуляторов мощности, систем терморегулировки для использования в лабораторном эксперименте и в быту. Конструирование цифровых устройств: кодовые замки, цифровые электронные часы, цифровые термометры, цифровые системы инфракрасного дистанционного управления, цифровые дозиметры. Аналоговые и цифровые системы радиоуправления моделями.

 

Организация самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов включает в себя чтение учебной и научной литературы, решение задач, подготовку к выполнению лабораторного практикума, подготовку и выполнение докладов, рефератов, курсовых работ.

 

Основные понятия


  • источник тока, переменный ток, электрические машины, трансформаторы;

  • автоматика, полупроводник, диод, транзистор, микросхема;

  • линейная цепь, многополюсники, основное уравнение четырехполюсника, усилитель, операционный усилитель, классы усиления;

  • спектр электромагнитных колебаний, радиоволны, передатчик, модуляция, антенна, радиоприемник, супергетеродин;

  • оптические модуляторы, фотоприемники, световоды, лазеры;

  • передающие и приемные телевизионные трубки, полный видеосигнал, телевизионные стандарты;

  • фотодиоды, болометры;

  • логические элементы, устройства памяти, центральный процессор.

Рекомендуемая литература


а) основная литература

  1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М., 2000.

  2. Морозов А.Г. Электротехника, электроника, и импульсная техника. – М., 1987.

  3. Гершензон Е.М. и др. Радиотехника. – М., 1986.

  4. Ямпольский В.С. Основы автоматики и вычислительной техники. – М., 1991.

б) дополнительная литература

              1. Воробьев А.В. Электротехника и электрооборудование строительных процессов. – М., 1995.

              2. Прянишников В.А. Электроника (курс лекций). – СПб., 1998.

  1. Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы автоматики. – М., 1985.

  2. Веселовский О.Н., Браславский Л.М. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры. – М., 1977.

  3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М., 2000.

  4. Домбругов Р.М. Телевидение. – Киев, 1979.

  5. Справочник по радиоэлектронным системам. /Под ред. Кривицкого Б.Х. – М., 1979.

  6. Техническое моделирование и конструирование /Под ред. Колотилова В.Н. – М., 1983.

Авторы-составители примерной программы дисциплины "Физическая электроника": Мерзляков В.П., канд. физ.-мат. наук, доцент; Хинич И.И., канд. физ.-мат.наук, доцент; Рычгорский В.В., канд. физ.-мат. наук, доцент.

 

 

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 540200 Физико-математическое образование.

Программа обсуждена и одобрена на заседании учебно-методического совета по направлению 540200 Физико-математическое образование Учебно-методического объединения по направлениям педагогического образования на базе РГПУ им. А.И.Герцена (протокол № 14 от 13 ноября 2000 г.)

 

 

 

Председатель совета УМО

по направлениям педагогического образования

на базе РГПУ им.А.И.Герцена _________________ Г.А.Бордовский

 

 

Председатель УМС

по направлению 540200

Физико-математическое образование _________________ С.Д.Ханин

Похожие:

Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний и основных понятий физической химии, представлений о фундаментальных законах и основных...
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПрограмма дисциплины дпп. Ф. 05 Физическая химия
Физическая химия является одной из фундаментальных дисциплин современного естествознания, формирующих научное представление об окружающем...
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Генетика и эволюция
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по важнейшим проблемам генетики и теории эволюции
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Биогеография
Цель дисциплины: формирование системы знаний о взаимосвязях животного и растительного мира с окружающей средой
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по неорганической химии, умений и навыков экспериментальной работы
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Теоретическая физика
Цель дисциплины: формирование мировоззрения в современных разделах физики, требующих для понимания математических методов
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Теоретическая физика
Цель дисциплины: формирование мировоззрения в современных разделах физики, требующих для понимания математических методов
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Геометрия
...
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Общая экология
Цель дисциплины: формирование глобально-ориентированного, научно-гуманистического мировоззрения на основе целостной научной картины...
Примерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника iconПримерная программа дисциплины дпп. 05. контрастивная лингвистика
Цель дисциплины: создание концептуальной базы контрастивно-сопоставительного описания различных языков на всех структурных уровнях...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org