Интегральные схемы инфокоммуникационных устройств

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 4-й курс, 2, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Каперко Алексей Федорович

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 36

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Интегральные схемы инфокоммуникационных устройств» ориентирована на изучение принципов создания, анализа особенностей работы больших интегральных схем в составе современных инфокоммуникационных устройств. Представлен большой набор эффективных схемотехнических решений базовых элементов цифровых и аналоговых интегральных схем с использованием методов автоматизации проектирования. Текущий контроль предусматривает: учет правильности решения схемотехнических задач в ходе проведения семинарских занятий и на контрольной работе, ответы на вопросы преподавателя, участие в дискуссиях.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Интегральные схемы инфокоммуникационных устройств» является овладение теоретическими и практическими знаниями по интегральным схемам мобильной связи и инфокоммуникационной техники, ориентированными на создание отечественных импортозамещающих электронных средств для обеспечения национальной безопасности страны.
В результате освоения дисциплины «Интегральные схемы для инфокоммуникационных устройств» студент приобретает следующие компетенции: • способен работать с информацией: находить, оценивать и использовать информацию из различных источников, необходимую для решения научных и профессиональных задач (в том числе на основе системного подхода); • способен искать, отбирать и анализировать информацию для формирования исходных данных проектирования, для расчета схем, устройств и приборов и решения других конкретных проектных задач; • способен проводить необходимые расчеты и проектировать схемы, устройства и сети инфокоммуникаций, в том числе с использованием средств автоматизации проектирования; • владеть методами использования поисковых систем для поиска информации в сети Интернет.

Планируемые результаты обучения

Знать: основные принципы разработки интегральных схем, роль и место таких схем в системах связи и инфокоммуникационной технике.
Уметь: применять интегральные схемы для основных типовых технических средств инфокоммуникационной техники и для систем связи.
Владеть: методиками решения схемотехнических задач, связанных с выбором интегральных схем для инфокоммуникационных устройств, а также оценивать эффективность применения альтернативных элементов и устройств в конкретных ситуациях.
Знать: основные принципы построения и классификации интегральных схем инфокоммуникационной техники.
Владеть: методиками решения схемотехнических задач, связанных с выбором интегральных схем для инфокоммуникационных устройств
Знать: основные характеристики и особенности работы интегральных схем инфокоммуникационной техники.
Уметь: применять интегральные схемы аналоговых и цифровых преобразователей электрических сигналов формулировать назначение цифровой аппаратуры передачи и обработки сигналов, выявлять основные элементы структуры цифровых радиопередатчиков и радиоприемников.
Владеть: опытом разработки, моделирования и тестирования интегральных схем инфокоммуникационной техники, применяемых в различных системах связи.
Знать: основные принципы развития монолитных интегральных схем СВЧ диапазона для инфокоммуникационной техники.
Уметь: применять интегральных схем СВЧ диапазона для основных типовых технических средств инфокоммуникационной техники и для систем связи.
Владеть: опытом правильного выбора интегральных схем СВЧ диапазона на основе анализа их параметров и характеристик для применения в различных системах связи.

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1. Интегральные схемы аналоговых инфокоммуникационных устройств.
Тема 1. Классификация аналоговых и цифровых интегральных схем, предназначенных для инфокоммуникационной техники. Классификация интегральных схем. Особенности обозначения ИС. Основные материалы и технологические операции при производстве современных интегральных схем. Тема 2. Интегральные схемы операционных усилителей. Интегральные схемы операционных усилителей. Параметры, характеристики, схемотехнические особенности, принцип работы операционных усилителей (ОУ). Обратная связь в операционных усилителях. Положительная и отрицательная обратная связь. Тема 3. Линейные и нелинейные схемы на операционных усилителях. Линейные и нелинейные схемы и устройства, выполняющие математические операции на операционных усилителях: сумматоры, вычитатели, интеграторы, дифференциаторы, логорифмирующие усилители, антилогорифмирующие усилители, фазовращатели. Ограничители амплитуды и активные фильтры на операционных усилителях. Основные характеристики и особенности работы. Тема 4. Генераторы гармонических и импульсных сигналов. Генераторы гармонических сигналов. Параметры, характеристики, условия возникновения и генерирования гармонических колебаний. Автоколебательные генераторы с двумя ОС. Управляемые автогенераторы. Применение ОУ для построения генераторов. Генераторы импульсных сигналов. Мультивибраторы на ОУ. Расчет длительности генерируемых импульсов. Основные параметры. Разновидности генераторов сигналов пилообразного напряжения.
Раздел 2. Интегральные схемы цифровых инфокоммуникационных устройств.
Тема 1. Интегральные схемы транзисторно-транзисторной логики с диодами Шоттки. Особенности построения логических устройств. Интегральные схемы на биполярных транзисторах с диодами Шоттки. Переходные процессы ТТЛ-схемы со сложным инвертором. Тема 2. Интегральные схемы эмиттерно-связанной логики. Интегральные схемы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ). Принципиальная схема, статические параметры. Анализ переходных процессов логических схем на переключателях тока. Тема 3. Интегральные схемы на комплементарных МДП – транзисторах. Интегральные схемы на КМДП-транзисторах. Сравнительный анализ БиКМОП интегральных схем.
Раздел 3. Интегральные схемы аналоговых и цифровых преобразователей электрических сигналов.
Тема 1. Аналого – цифровые преобразователи. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Классификация, основные электрические параметры, схемы включения. Последовательные, параллельные и последовательно-параллельные АЦП. Интегрирующие АЦП. Сигма – дельта АЦП. Тема 2. Цифро – аналоговые преобразователи. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Классификация, основные параметры, схемы включение, область применения. Микроэлектронные ЦАП. Тема 3. Функциональные устройства ЦАП-АЦП. Источники опорных напряжений на биполярных и полевых транзисторах. Аналоговые устройства выборки и хранения. Применение микросхем ЦАП и АЦП.
Раздел 4. Перспективы развития монолитных интегральных схем СВЧ диапазона.
Тема 1. Сравнительные характеристики микросхем на основе Si, SiGe, GaAs, GaN, AlGaN/GaN. Общие сведения о биполярных транзисторах с гетеропереходами, оптоэлектронных приборах на основе GaAs. Основные технические параметры монолитных интегральных схем на основе GaAs, GaN, AlGaN/GaN. Тема 2. Направления развития интегральных микросхем на основе структур кремний-на-изоляторе (КНИ) и кремний-на-сапфире (КНС). Общие сведения о радиационно-стойких микросхемах на основе КНС и КНИ-структур.

Элементы контроля

активность на семинарах
контрольная работа
экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi https://meet.miem.hse.ru К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ПК-1, ПК-4, ПК-5, ПК-10, УК-5, УК-6.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.25 * активность на семинарах + 0.25 * контрольная работа + 0.5 * экзамен

Программа дисциплины