Дисциплина изучается после прохождения физики и математики, составляющие основу для усвоения материала. Так физика дает знание теории электромагнитного поля, умения и навыки решения задач с использованием параметров и величин электрического и магнитного полей и цепей. В свою очередь, математика – знания аналитической геометрии, умения решать задачи с нелинейными параметрами, навыки работы с ПЭВМ.
В результате освоения дисциплины " электроника" студент должен присвоить соответствующую порцию знаний и умений, а так же владеть определенными навыками.
Знать:
· основные понятия, представления электроники и границы их применимости;
· физические и математические модели объектов электроники, возникающие в них электромагнитные процессы и результаты их анализа;
· методы измерения электричеких и неэлектрических величин, электрическими методами
· принципы функционирования, свойства, области применения и потенциальные возможности основных электронных приборов и узлов, электроизмерительных приборов; основы электробезопасности.
Уметь:
· описывать и объяснять электромагнитные процессы в электрических и электронных устройствах;
· строить их модели, решать задачи;
· читать электрические схемы электронных и измерительных устройств;
· на основе паспортных (каталожных) данных определять параметры и характеристики типовых электронных и электроизмерительных устройств;
Владеть:
· навыками планирования и практического выполнения действий, составляющих указанные умения, навыков моделирования объектов и электромагнитных процессов с использованием современных вычислительных средств.
2.2. Объём и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачётных единиц, 72 часов. Распределение по часам работы студентов дневной формы обучения представлено в табл. 1.
Таблица 1
Учебная нагрузка для студентов дневной формы обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | В четвертом семестре |
| Общая трудоемкость дисциплины | ||
| Аудиторные занятия | ||
| Лекции | ||
| Практические занятия | ||
| Лабораторные работы | ||
| Самостоятельная работа студентов | ||
| Подготовка к тестированию | ||
| Подготовка к зачету | ||
| Контроль самостоятельной работы студента | ||
| Проверка тестов и обсуждение | 3,6 | 3,6 |
| Зачет | 0,4 | 0,4 |
Для студентов, обучающихся по заочной форме, распределение учебных часов приведено в табл. 2
Таблица 2
Учебная нагрузка для студентов заочной формы обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | В восьмом семестре |
| Общая трудоемкость дисциплины | ||
| Аудиторные занятия | ||
| Лекции | ||
| Практические занятия | ||
| Лабораторные работы | ||
| Самостоятельная работа студентов | ||
| Выполнение аналитико-расчетной работы 1 | ||
| Выполнение аналитико-расчетной работы 2 | ||
| Выполнение аналитико-расчетной работы 3 | ||
| Выполнение аналитико-расчетной работы 4 | ||
| Подготовка к зачету | ||
| Контроль самостоятельной работы студента | ||
| Зачет |
Содержание разделов и тем дисциплины
Тема 1. Физические основы полупроводниковых элементов. Собственная и примесная электропроводность. Полупроводники типа «р» и типа «п». Свойства электрического р-п перехода, контактная разность потенциалов. Пробой электрического перехода. Виды пробоев.Уметь находит величину потенциального барьера р-н перехода.
В начале темы необходимо прояснить вопрос, какова роль электроники в подготовке бакалавра техники и технологии.
Контрольные вопросы к теме
1. Что такое полупроводник? Как и чем обеспечивается собственная электропроводность?
2. Как образуется примесная донорная электропроводность? Количество электронов и дырок.
3. Как образуется примесная акцепторная электропроводность? Количество электронов и дырок.
4. Какие процессы происходят в «п-р» переходе, что такое токи диффузии и дрейфа? Что такое потенциальный барьер и как вычисляют контактную разность потенциалов?
5. Каковы виды пробоев«п-р» перехода?
Тема 2. Элементная база электронных устройств. Полупроводниковые диоды. Биполярный транзистор Типы полевых транзисторов. Тиристор. Вольамперные характеристики, входные и выходные. Основные параметры. Предельные параметры. Виды.IGBT, БТИЗ – транзисторы.
Указать, что представленные элементы электронных устройств являются базовыми «кирпичиками» построения электронных схем.
Контрольные вопросы к теме
1. Знать полупроводниковые диоды, его характеристики и параметры. Какие существуют разновидности?
2. Знать биполярный транзистор, его характеристики и параметры. Разновидности.
3. Каковы типы полевых транзисторов, его характеристики и параметры?
4. Знать тиристор, его характеристики и параметры. Разновидности тиристоров.
5. Что представляют собой комбинированный IGBT транзистор?
Тема 3. Источники вторичного электропитания. Схемы полупроводниковых выпрямителей (однофазные и трехфазные). Сглаживающие фильтры. Формы выпрямленного напряжения. Коэффициенты пульсации и сглаживания. Стабилизаторы напряжения и тока. Параметрический и компенсационный стабилизаторы. Управляемый выпрямитель. Внешние характеристики выпрямителей. Инвертор, принцип действия, виды. Преобразователь.
Контрольные вопросы к теме
1.Каковы схемы полупроводниковых выпрямителей (однофазные и трехфазные).
2. Основные характеристики, необходимые для расчета схем выпрямления. Уметь выбрать элементы для выпрямителя.
3. Какова роль сглаживающих фильтров? Формы выпрямленного напряжения. Коэффициенты пульсации и сглаживания.
4. Какова роль стабилизаторы напряжения и тока? Уметь рассчитать параметрический стабилизатор.
5. Чем отличается управляемый выпрямитель? Внешние характеристики
6. Какую роль выполняет инвертор, виды?
7. Что такое преобразователь?
8. Уметь выбрать диоды для выпрямителя, тип фильтра, уметь рассчитать параметрический стабилизатор.
Тема 4. Усилители электрических сигналов. Структурная схема усилителя. Параметры и характеристики усилителей. Схема усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером. Схема усилительного элемента на полевом транзисторе. Усилители классов А,В,С. Коэффициент усиления, полоса пропускания. Усилитель постоянного тока. Дрейф нуля. Обратная связь в усилителях. Действие положительной и отрицательной обратной связи. Дифференциальный усилитель. Операционный усилитель.
Контрольные вопросы к теме
1. Как подразделяются усилители электрических сигналов?
2. Какова структурная схема усилителя, параметры и характеристики?
3. Приведите схему усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером. Уметь рассчитать элементы для выбора рабочей точки усилителя
4. В чем суть усилителей классов А, В, С?
5. Что такое полоса пропускания, от чего зависит?
6. Знать усилитель постоянного тока, что такое дрейф нуля? Как с ним бороятся?
7. Обратные связи в усилителях. Что дают положительная и отрицательная обратные связи? Электронный генератор, генератор гармонических колебаний.
8. Что такое дифференциальный усилитель, операционный усилитель? каковы их особенности?
9. Уметь рассчитать параметры усилительного каскада на биполярном и полевом транзисторах.
Тема 5. Логические основы цифровых устройств. Основные логические операции и таблицы истинности. Элементы ИЛИ, И, НЕ и И-НЕ..
Цифровые комбинационные устройства. Шифратор и дешифратор. Мультиплексор и демультиплексор. Цифровой компаратор. Полусумматор и сумматор.
Цифровые последовательностные устройства. Триггеры RS - T -, D - и JK -типа. Двоичный счётчик. Регистр. Арифметико-логическое устройство. Схемы элементов памяти.
Контрольные вопросы к теме
1. Знать основные логические операции и таблицы истинности элементов ИЛИ, И, НЕ и И-НЕ, ИЛИ-НЕ
2. Суть цифровых комбинационных устройств: шифратор и дешифратора, мультиплексора и демультиплексора, цифрового компаратора, полусумматора и сумматора.
3. Суть цифровых последовательностных устройств: триггеров, счётчиков, регистров. Арифметико-логического устройства, памяти.
4. Уметь строить таблицу истинности для различных логических устройств.
Тема 6. Микропроцессор, Аналого-цифровой преобразователь. АЦП. Дискретизация по времени, квантование по уровню и кодирование аналогового сигнала. Схема АЦП последовательного счёта. Генератор тактовых импульсов. Микропроцессор, состав. Управление процессами в микропроцессоре.
Тема важна тем, что вводит элемент микропроцессирования, который позволяет автоматизировать множество механических процессов.
Контрольные вопросы к теме
1. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП), дискретизация по времени, квантование по уровню и кодирование аналогового сигнала, схема АЦП, погрешность АЦП.
2. Устройство генератора тактовых импульсов.
3. Устройство микропроцессора.
4. Управление процессами и синхронизация работы процессора.
Тема 7. Измерения. Аналоговые электроизмерительные приборы прямого преобразования: устройство, принцип действия, области применения. Измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии. Измерения неэлектрических величин. Цифровые электронные измерительные приборы: классификация, структурные схемы. Измерительные комплексы.
Контрольные вопросы к теме
1. Какие существуют аналоговые электроизмерительные приборы прямого преобразования: устройство, принцип действия, области применения?
2. Как осуществляется измерение электрических величин: токов, напряжений, сопротивлений, мощности и энергии?
3. Знать цифровые электронные измерительные приборы: классификация, структурные схемы.
4. Как происходит измерения неэлектрических величин, датчики?
5. Что такое информационно измерительные комплексы, где применяются?
