Электроника и схемотехника

Специалитет 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Компьютерная безопасность)

Кто читает: Департамент электронной инженерии

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

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Кравченко Наталья Павловна, Пресняков Семен Андреевич

Специальность: 10.05.01. Компьютерная безопасность

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 72

Полная версия программы учебной 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. Дисциплина реализуется в он-лайн формате

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: Основные понятия и законы электрических цепей.
Уметь: Рассчитывать электрофизические параметры элементов цепей.
Знать: Основные методы расчета электрических цепей постоянного тока.
Уметь: Применять методы расчета цепей постоянного тока.
Знать: Основные методы расчета электрических цепей переменного тока.
Уметь: Применять методы расчета цепей переменного тока.
Знать: Основные методы расчета переходных процессов.
Уметь: Применять методы расчета переходных процессов.
Знать: Основные виды электронных устройств и понятия электроники.
Уметь: Рассчитывать характеристики электронных приборов и устройств.

Содержание учебной дисциплины

Основные понятия и законы электрических цепей. Пассивные и активные элементы цепей
Электрическая цепь и её элементы: источники электрической энергии, преобразовательные элементы, приёмники энергии. Пассивные и активные элементы цепи. Процессы в цепях и способы их исследования. Схема замещения цепи и её элементов: схемы с распределёнными и сосредоточенными параметрами. Условные (стандартные) изображения элементов схемы и способов их соединения. Принципы составления уравнений по законам Кирхгофа.
Анализ схем постоянного тока. Методы расчета электротехнических и электронных схем. SPICE-моделирование и расчет.
Понятия о линейных, нелинейных и резистивных схемах. Расчёт токов и напряжений на основании законов Ома и Кирхгофа. Расчёт резистивных схем при последовательно-параллельном соединении сопротивлений. Принцип и метод наложения. Основные методы расчета сложных электротехнических схем. Знакомство с программой LT-SPICE. Особенности расчёта гармонических токов и напряжений. Баланс мощностей.
Переменный ток. Анализ схем переменного тока.
Понятие переменного тока. Понятие электрического импеданса. Комплексные диаграммы токов и напряжений. Мощность переменного тока. Понятие о резонансе токов и напряжений. Анализ параллельного и последовательного резонансного контура. Определения резонансной частоты, характеристического сопротивления, добротности, полосы пропускания. Частотные характеристики и резонансные кривые контура. Определение и классификация фильтров. Анализ RC-фильтров.
Переходные процессы. Анализ схем с переходными процессами.
Понятие переходного процесса. Методы расчета переходных процессов. Переходные процессы первого порядка. Понятие постоянной времени цепи. Переходные процессы второго порядка.
Определение и классификация электронных устройств (ЭУ). Характеристики активных элементов (электронных приборов). Элементарные эквивалентные схемы транзисторов.
Полупроводниковые диоды – структуры и вольт-амперные характеристики (ВАХ). Выпрямительные (импульсные) диоды, диоды Шоттки, варикапы, стабилитроны, туннельные диоды, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды. Биполярные транзисторы – структура, ВАХ (входные, выходные, передаточные). Физические параметры ВАХ, линеаризованные ВАХ, три схемы включения биполярных транзисторов. Полевые транзисторы – структуры, ВАХ, физические параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором (МДП, МОП - транзисторы). Полевые транзисторы с n-каналом и р-каналом. SPICE-моделирование. h – параметры биполярных транзисторов. Их физический смысл и вычисление при различных схемах включения транзисторов – с общим эмиттером, общим коллектором, общей базой. Эквивалентные четырехполюсники для электронных ламп и полевых транзисторов.

Элементы контроля

Контрольная работа 1
Контрольная работа 2
Контрольная работа 3
Контрольная работа 4
Контрольная работа 5
Экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://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: 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.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.1 * Контрольная работа 1 + 0.1 * Контрольная работа 2 + 0.1 * Контрольная работа 3 + 0.1 * Контрольная работа 4 + 0.1 * Контрольная работа 5 + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины