Электроника и схемотехника

2019/2020

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

3

Кредиты

Кто читает:

Департамент электронной инженерии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

3-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватели

Касаткин Александр Дмитриевич

Кравченко Наталья Павловна

Пресняков Семен Андреевич

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Электроника и схемотехника» направлена на формирование у обучающихся знаний и умений в области построения и функционирования, протекающих физических процессов, методов анализа простейших электронных устройств, а также синтез более сложных устройств на их базе. Изучение дисциплины базируется на дисциплинах "Физика", "Математический анализ". Основные положения дисциплины используются в дальнейшем при выполнении проектных работ, междисциплинарных курсовых работ, при подготовке выпускной квалификационной работы. Формами текущего контроля являются: лабораторные работы, контрольные работы, домашние работы. По завершении изучения дисциплины сдается экзамен.

Цель освоения дисциплины

• Целью преподавания дисциплины «Электроника и схемотехника» является изучение студентами основ построения схем аналоговых и цифровых электронных устройств, осуществляющих усиление, фильтрацию, генерацию и обработку сигналов, а также основ использования их в электронных системах. В результате изучения дисциплины у студентов должны сформироваться знания, умения и навыки, позволяющие проводить анализ физических процессов и расчет основных электрических характеристик электронных устройств, как изучаемых в настоящей дисциплине, так и находящихся за ее рамками. Студенты должны также ознакомиться с особенностями микроминиатюризации рассматриваемых устройств на базе применения соответствующих интегральных микросхем.

Планируемые результаты обучения

• Знать: Принципы построения электронных схем.
• Уметь: Рассчитывать характеристики электронных схем.
• Знать: Основные принципы усиления и модуляции сигналов.
• Знать: Виды и применение обратных связей в электронных схемах.
• Уметь: Рассчитывать характеристики схем с обратными связями.
• Знать: Основные схемы с применением ОУ.
• Знать: Основные характеристики и классификацию электронных фильтров.
• Уметь: Рассчитывать характеристики электронных фильтров.
• Знать: Основные характеристики цифровых сигналов и приборов.
• Уметь: Моделировать логические схемы.

Содержание учебной дисциплины

• Цепи питания для биполярных и полевых транзисторов. Принципы построения, выбор рабочей точки, особенности различных схем.
  КУ, КПД, АЧХ, КНИ. Классификация усилителей по виду сигналов, полосе частот, мощности, КПД, усилению. Простейший усилительный каскад – принцип работы. Характеристики простейших усилительных каскадов при различных схемах включения транзисторов. Схемы питания, установки, стабилизации рабочей точки. Резисторный и резонансный усилительные каскады. Стабилизация тока базы и напряжения базы. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазочастотные характеристики (ФЧХ) резисторного усилительного каскада. Физические причины ограничения полосы частот каскада.
• Усилители мощности и модуляторы.
  Принципы работы и параметры усилителей мощности. Расчет усилителей мощности методом угла отсечки. Сравнение характеристик усилителей мощности в классах А, В, С. Принцип работы и виды амплитудных модуляторов – базовый амплитудный модулятор, балансный модулятор. Частотный и фазовый модуляторы.
• Обратные связи в усилителях.
  Структуры обратной связи. Отрицательные и положительные обратные связи. Их влияние на характеристики и на стабильность усилителя. Эмиттерный повторитель как схема со 100% последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.
• Дифференциальный усилительный каскад, операционные усилители (ОУ).
  Основные характеристики усилителей постоянного тока. Схемы и принцип работы дифференциального усилительного каскада. Принцип работы усилителя постоянного тока с преобразованием частоты. Определение и характеристики ОУ. Дрейф нуля ОУ. Применение ОУ как усилителей, активных фильтров, аналоговых вычислителей, генераторов. Общий принцип применения ОУ с использованием отрицательной обратной связи, схемы и элементарный расчет отдельных устройств. Триггер Шмитта на ОУ. Мультивибратор на ОУ.
• Активные фильтры.
  Классификация активных фильтров, электрические параметры активных фильтров, фильтр нижних частот, зависимость амплитудно-частотной характеристики фильтра от его порядка и вида аппроксимирующего полинома, полосовой фильтр, режекторный фильтр, каскадное соединение фильтров.
• Цифровые сигналы и устройства их обработки. Комбинационные устройства. Последовательностные устройства. Триггеры и счетчики.
  Три этапа преобразования аналогового сигнала в цифровой: дискретизация, квантование, кодирование. Преимущества и недостатки цифровых сигналов. Комбинационные и последовательностные устройства обработки цифровых сигналов. Синтез комбинационных устройств на основе законов Булевой алгебры и карт Карно. Преобразователи кода, дешифраторы. Структура линейного и пирамидального дешифраторов, их преимущества и недостатки. Мультиплексоры и демультиплексоры. Выполняемые функции и структура. Асинхронный и синхронный RS-триггеры. D-триггер. T-триггер. Универсальный JK-триггер. Счётчики на сложение и вычитание. Реверсивный счётчик. Недвоичные счётчики. Применение SPICE-моделирования для расчета цифровых схем.

Элементы контроля

• Лабораторные работы
• Контрольная работа 6
• Контрольная работа 7
• Контрольная работа 8
• Домашняя работа
• Экзамен
• Промежуточный контроль (2 курс)

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (2 модуль)
  0.1 * Домашняя работа + 0.05 * Контрольная работа 6 + 0.05 * Контрольная работа 7 + 0.05 * Контрольная работа 8 + 0.1 * Лабораторные работы + 0.5 * Промежуточный контроль (2 курс) + 0.15 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Аверченков О.Е. - Основы схемотехники аналого-цифровых устройств - Издательство "ДМК Пресс" - 2012 - 80с. - ISBN: 978-5-94074-350-7 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/4139
• Новиков Ю.В. - Введение в цифровую схемотехнику - Национальный Открытый Университет "ИНТУИТ" - 2016 - 392с. - ISBN: 5-94774-600-Х - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/100676
• Травин Г.А. - Основы схемотехники телекоммуникационных устройств - Издательство "Лань" - 2018 - 216с. - ISBN: 978-5-8114-2771-0 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/101849
• Электроника интегральных схем : лабораторные работы и упражнения, , 2017

Рекомендуемая дополнительная литература

• Полупроводниковая схемотехника. Т. 1: ., Титце, У., 2008
• Полупроводниковая схемотехника. Т. 2: ., Титце, У., 2008