• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Специалитет 2021/2022

Электроника и схемотехника

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Курс обязательный (Компьютерная безопасность)
Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для своего кампуса
Специальность: 10.05.01. Компьютерная безопасность
Язык: русский
Кредиты: 4

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

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

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

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

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа 6
  • неблокирующий Контрольная работа 7
  • неблокирующий Контрольная работа 8
  • неблокирующий Домашняя работа
  • неблокирующий 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. Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице: Оитог = 0,18*кр6+0,24*кр7+0,25*дз+0,15*кр8+0,18*кр9). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Оценка за дисциплину в целом (проставляется в ведомость за 2-й модуль) рассчитывается по формуле: О = 0,5*О_34мод + 0,5*О_12мод
  • неблокирующий Контрольная работа 9
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.2 * Домашняя работа + 0.14 * Контрольная работа 6 + 0.19 * Контрольная работа 7 + 0.11 * Контрольная работа 8 + 0.14 * Контрольная работа 9 + 0.22 * Экзамен
Список литературы

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