• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2019/2020

Схемотехника

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)
Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника
Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: Full time
Язык: русский
Кредиты: 5

Программа дисциплины

Аннотация

Целью курса «Схемотехника» является приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков в области разработки аналоговых и цифровых электронных устройств. В курсе изучаются принципы построения и схемотехника электронных устройств. Основное внимание уделяется вопросам проектирования аналоговых и цифровых устройств с учетом требований обеспечения стабильности параметров в заданном диапазоне частот аналоговых и импульсных сигналов, при изменении температуры окружающей среды, отклонениях параметров элементов, воздействии внешних и внутренних помех. Разработка электронных схем выполняется в программе моделирования LTSpice. Курс расширяет знания, полученные в курсах «Электротехника», «Электроника и метрология». Полученные при изучении курса знания применяются при работе над проектами, прохождении практики, выполнении ВКР.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Формирование знаний научных проблем и методов их решения в области схемотехники аналоговых и цифровых устройств электронной аппаратуры.
  • Формирование способностей решения задач проектирования электронной аппаратуры с использованием современных методов и перспективной элементной базы;
  • Формирование способностей разрабатывать, проводить экспериментальные исследования новых образцов электронной аппаратуры;
  • Формирование умений выпускать техническую документацию на новые образцы электронной аппаратуры.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать: назначение, структуру, параметры операционных усилителей
  • Уметь: выбирать тип операционного усилителя для разрабатываемой аналоговой схемы.
  • Знать:причины зависимости усилительных свойств аналоговых устройств от частоты сигнала, способы описания частотных свойств, способы коррекции частотных характеристик.
  • Владеть:методами моделирования частотных характеристик усилительных устройств.
  • Знать: основные виды аналоговых устройств, принцип действия и схемотехнику аналоговых устройств.
  • Уметь:рассчитывать статические и динамические параметры аналоговых устройств.
  • Владеть:методами моделирования передаточных характеристик аналоговых устройств.
  • Уметь:рассчитывать усилительные устройства с заданными частотными характеристиками.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Операционные усилители
    Назначение операционных усилителей, классификация, области применения, понятие об идеальном ОУ, параметры на постоянном токе. Параметры, характеризующие статическую погрешность; принцип действия дифференциального каскада, схемотехника ОУ. Схемотехника дифференциального каскада, параметры усиления дифференциального сигнала, параметры генератора стабильного тока, синфазная погрешность дифференциального каскада. Способы подачи сигналов на входы ОУ; назначение и параметры цепей «UП», «0 В», «Общая», «Корпус», «Земля» в электронных устройствах.
  • Аналоговые устройства обработки сигналов
    Принципы построения, схемотехника и параметры аналоговых устройств обработки сигналов.
  • Источники электропитания электронной аппаратуры
    требования к источникам электропитания, параметры Источников, непрерывные и импульсные источники, последовательные и параллельные источники электропитания, структурные схемы и схемотехника источников; химические источники тока, солнечные панели. Пример расчета последовательного стабилизатора напряжения на операционном усилителе.
  • БИС и СБИС с программируемой структурой
    Области применения микросхем с программируемой структурой, программируемые логические матрицы (ПЛМ), программируемая матричная логика (ПМЛ), базовые матричные кристаллы (БМК); СБИС с программируемыми и репрограммируемыми структурами, виды программирования СБИС программируемой логики; программируемые вентильные матрицы (FPGA), система межсоединений; СБИС «Система на кристалле».
  • Частотные параметры аналоговых устройств
    Частотные параметры аналоговых устройств, способы представления коэффициента передачи: амплитудно-фазовая характеристика, амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, диаграммы Бодэ; условие устойчивости усилителя. Вывод аналитических соотношений для частотных характеристик, построение частотных характеристик в линейном и логарифмическом масштабах. Пример расчета амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики.
  • Функциональные устройства комбинационного типа
  • Схемотехника электронных ключей и логических элементов
    Схемотехника электронных ключей на биполярных транзисторах, статические и динамические параметры. Логические элементы ТТЛ, ТТЛШ, FAST – схемотехника, статические и динамические параметры; особенности применения микросхем, выполненных по биполярным технологиям. Схемотехника электронных ключей на МДП транзисторах, статические и динамические параметры; логические элементы КМДП, особенности применения микросхем, выполненных по МДП технологиям.
  • Схемотехника запоминающих устройств
    Классификация запоминающих устройств (ЗУ), условные обозначения ЗУ, основные параметры ЗУ, ЗУ со словарной организацией, ЗУ с матричной организацией, ЗУ с комбинированной выборкой, элементы памяти ЗУ статического типа, Элементы памяти ЗУ динамического типа. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) – классификация, ПЗУ матричного типа – схема матрицы, топология матрицы; однократно программируемые ПЗУ с пережигаемыми перемычками; репрограммируемое ПЗУ на лавинно-инжекционных транзисторах с плавающим затвором, Репрограммируемое ПЗУ с электрической записью и стиранием информации.
  • Функциональные устройства последовательностного типа
    Задачи синхронизации в цифровых устройствах, виды синхронных триггеров и способы описания их функционирования, области применения триггеров различных видов; назначение и схемотехника сдвиговых регистров; схемотехника счетчиков и делителей частоты. Асинхронные и синхронные триггеры, виды синхронных триггеров, способы управления синхронными триггерами.
  • Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
    Назначение ЦАП и АЦП, статические и динамические параметры, теорема Котельникова, схемотехника ЦАП и АЦП: ЦАП с двоично-взвешенными резисторами, ЦАП на матрице R-2R. АЦП развертывающего преобразования, АЦП после-довательных приближений – структурная схема и алгоритм работы, АЦП параллельного преобразования, АЦП двойного интегрирования. Схемотехника и принцип действия АЦП двойного интегрирования и дельта-сигма АЦП, расчет параметров АЦП.
  • 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. Параметры частотно-зависимых цепей, используемых в активных фильтрах.
  • Электромагнитная совместимость электронных устройств
    Причины возникновения помех в цифровых устройствах, помехи в линиях передачи сигналов, помехи в цепях питания; помехи в электрически коротких линиях связи: в линиях связи с большой погонной емкостью, помехи в линиях связи с большой погонной индуктивностью; перекрестные помехи, вызванные емкостью между проводниками и взаимной индуктивностью между проводниками. Помехи в электрически длинных линиях связи, эквивалентная схема длинной линии, искажения импульсного сигнала, – задержка сигнала, уменьшение амплитуды, многократные отражения сигнала в длинной линии; согласование длинных линий. Помехи в цепях питания, причины возникновения помех; расчет статического режима цепей питания, импульсные помехи в цепях питания, способы подавления импульсных помех.
  • Обратные связи в аналоговых устройствах
    Назначение обратных связей, влияние обратных связей на коэффициент передачи усилителя; согласование коэффициентов передачи усилителей с параметрами источников сигнала и нагрузки, размерности коэффициентов передачи усилителей. Структурные схемы усилителей с различными типами обратных связей, влияние вида обратной связи на параметры усилителя; использование частотозависимых обратных связей в аналоговых фильтрах. Вывод соотношений для параметров усилителей с различными типами обратных связей; пример расчета параметров усилителя с последовательной обратной связью по напряжению.
  • Помехоустойчивость аналоговых устройств
    проблемы электромагнитной совместимости, причины возникновения помех в аналоговых устройствах: внешние электромагнитные поля, внутренние шумы электронной аппаратуры, большая длина линий связи; способы подавления помех: использование симметричных линий передачи сигналов, использование симметричного питания, конструктивное разделение аналоговых и цифровых устройств, экранирование. Способы помехоустойчивой передачи аналоговых сигналов; требования к передатчикам и приемникам аналоговых сигналов; схемотехника устройств помехоустойчивой передачи сигналов.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Практические занятия (лабораторные работы)
  • неблокирующий Опрос на лекции
  • неблокирующий Ответы на вопросы, выступления на семинар-ских занятиях
  • неблокирующий Домашнее задание
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (1 модуль)
    0.15 * Домашнее задание + 0.15 * Опрос на лекции + 0.15 * Ответы на вопросы, выступления на семинар-ских занятиях + 0.15 * Практические занятия (лабораторные работы) + 0.4 * Экзамен
  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.15 * Домашнее задание + 0.15 * Опрос на лекции + 0.15 * Ответы на вопросы, выступления на семинар-ских занятиях + 0.15 * Практические занятия (лабораторные работы) + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Электротехника и электроника : учебник для вузов, Новожилов О. П., 2008

Рекомендуемая дополнительная литература

  • - Дэвид М. Харрис, Сара Л. Харрис — Цифровая схемотехника и архитектура компьютера - Издательство "ДМК Пресс" - 2017 - ISBN: 978-5-97060-522-6 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/97336
  • Борисенко А. Л.-СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ. Учебное пособие для вузов-М.:Издательство Юрайт,2019-126-Университеты России-978-5-534-10075-4: -Текст электронный // ЭБС Юрайт - https://biblio-online.ru/book/shemotehnika-analogovyh-elektronnyh-ustroystv-funkcionalnye-uzly-438274
  • Миленина С. А. ; Под ред. Миленина Н.К.-ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА 2-е изд., пер. и доп. Учебник и практикум для академического бакалавриата-М.:Издательство Юрайт,2019-270-Бакалавр. Академический курс-978-5-534-05078-3: -Текст электронный // ЭБС Юрайт - https://biblio-online.ru/book/elektronika-i-shemotehnika-438023