1. Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процессе

1. Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процессе 1.1. Целью дисциплины является изучение основ полупроводниковой электроники, электронных приборов и устройств, принципов их работы. Содержание и построение программы определялись, исходя из необходимости решения следующих основных задач: Дать представление о месте и роли электротехники и электроники в машиностроении. Сформировать понимание целей и содержания деятельности инженера при решении задач, связанных с электротехникой и полупроводниковой электроникой. Дать основы знаний в области линейных электрических цепей, силовых электронных устройствах и источниках вторичного электропитания. Изучить традиционные методы расчета цепей постоянного и переменного тока, элементы аналоговой схемотехники на операционных устройствах. Дать общие сведения о датчиках различного типа, элементах аналого-цифрового преобразования и интерфейсных устройств. Требования к уровню освоения содержания дисциплины. Студент должен знать: основные законы электромагнитного поля; основы теории расчета электрических цепей постоянного тока; основы теории расчета электрических цепей однофазного переменного тока; основы теории цепей переменного трехфазного тока; методы анализа переходных процессов в линейных и нелинейных электрических цепях; методы анализа электрических цепей в частотной области технологические основы и элементы п/п электроники; типовые транзисторные каскады и узлы; логические, комбинационные и последовательностные цифровые узлы; - арифметико-логические и программируемые устройства обработки цифровых данных; элементы аналоговой схемотехники; элементы силовой электроники Студент должен уметь: - ставить электротехническую задачу; - составлять расчетную модель цепи в требуемом диапазоне частот и амплитуд воздействий; выбирать наиболее рациональный метод решения; самостоятельно интерпретировать результаты решений; разбираться в принципе работы электронной схемы; составлять алгоритм программной обработки. 1.2. Для изучения дисциплины необходимо знание математики, физики, электротехники, химии. 2. Тематический план дисциплины Содержание учебной дисциплины № п/п Раздел дисциплины Лекции Лабораторные работы 1 Введение. Основные понятия. Электронные приборы и устройства 1 2 Технологические основы и элементы полупроводниковой электроники 2 4 3 Типовые транзисторные каскады и узлы 1 4 4 Логические и запоминающие цифровые элементы 1 5 Комбинационные и последовательностные узлы 2 6 Запоминающие устройства 1 7 Интегральные схемы 1 8 Устройства обработки данных 2 9 Микропроцессоры и микроконтроллеры 2 4 10 Интерфейсы 1 11 Аналоговая схемотехника на основе ОУ 1 5 12 Электронные устройства и источники вторичного электропитания 1 13 Электромагнитная совместимость 1 ВСЕГО ЧАСОВ 17 17 2.1. Наименование тем лекций и их содержание 1. Введение. Основные понятия. Электронные приборы и устройства. Назначение, принцип действия. 2. Технологические основы и элементы полупроводниковой электроники. Физические основы работы p-n-перехода. Принципы функционирования п/п диодов, биполярных, полевых и МОП транзисторов, тиристоров. Основные структуры полупроводниковых интегральных устройств на биполярных и полевых транзисторах. 3. Типовые транзисторные каскады и узлы. Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером (истоком), принцип работы, основные параметры, понятие о классах усиления, методы стабилизации рабочей точки. Каскад с последовательной ООС по току нагрузки. Каскад с параллельной ООС по выходному напряжению. Эмиттерный и истоковый повторители. Источники постоянного тока и напряжения на биполярных и полевых транзисторах. Составной транзистор. 4. Логические и запоминающие цифровые элементы. Базовые логические элементы (БЛЭ). Схемотехника БЛЭ ТТЛ. Основные параметры и классификация. 5. Комбинационные и последовательностные цифровые узлы. Сумматоры, распределители, дешифраторы. Триггеры (RS, JK, D, Т). 6. Запоминающие устройства Назначение основные параметры и классификация ЗУ. ЗУ с одномерной адресацией и двумерной. Статические и динамические ОЗУ. 7. Программируемые логические интегральные схемы. Обобщенная структура программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). 8. Арифметические и логические устройства обработки цифровых данных АЦП последовательного счета, поразрядного кодирования, параллельного преобразования, с двойным интегрированием. ЦАП с суммированием токов. Области применения АЦП. 9. Микропроцессоры и микроконтроллеры Архитектура, назначение, способы программирования, ассемблер. Интерфейсные устройства Параллельный и последовательный интерфейс. Аналоговая схемотехника на основе операционных усилителей Усилители. Повторитель напряжения. Инвертирующий и неинвертирующий усилители. Интегратор. Дифференциатор. Сумматор. Источники тока и напряжения. Фильтры НЧ и ВЧ. 12. Силовые электронные устройства и источники вторичного электропитания. Преобразователи переменного напряжения в пульсирующее (выпрямители). Преобразователи постоянного напряжения в переменное. 13. Электромагнитная совместимость электронных приборов 2.3. Наименование тем лабораторных работ и краткое содержание № п/п Наименование лабораторных работ Часы Содержание работ 1 Исследование характеристики р-п перехода 2 Используя лабораторный макет, амперметры и вольтметры исследуется вольтамперная и вольтфарадная характеристика р-n перехода. 2 Исследование характеристик и параметров диодов 2 Используя лабораторный макет исследуются вольтамперные характеристики выпрямительных диодов и стабилитронов. 3 Исследование статических характеристик биполярного транзистора 4 Используя лабораторные макеты исследуются входные и выходные статические характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общей базой и общим эмиттером. 4 Запись и выполнение простых программ на УМК. 4 Используется учебный микропроцессорный комплекс для записи и проверки программ (сложение, вычитание). 5 Исследование ЦАП и АЦП 5 Используя лабораторный макет, Исследуются ЦАП и АЦП. Итого 17 3. Темы самостоятельной работы МДП транзисторы с встроенным и индуцированным 4 часа каналом Интегральные устройства на полевых транзисторах 4 часа Дифференциальный усилитель. Выходной усилитель 4 часа мощности. Схемотехника КМОП. 4 часа Регистры. Счетчики. 4 часа Постоянные ЗУ. 4 часа Интегральные схемы 4 часа АЦП в составе микроконтроллера. 4 часа Правила записи команд на ассемблере. Примеры 7 часов программ. Модем. 4 часа Линейные и нелинейные преобразователи. Генераторы. 4 часа Устройства стабилизации напряжения питания. 4 часа ИТОГО 51 час Контроль за самостоятельной работой осуществляется во время проведения экзамена. 4. Вопросы для проведения экзамена. Электронные приборы и устройства. Р-п переход, обедненный слой, контактная разность потенциалов. Эмиттерный и истоковый повторители. Источники постоянного тока и напряжения на биполярных и полевых транзисторах. Составной транзистор. Дифференциальный усилитель. Выходной усилитель мощности. Базовые логические элементы (БЛЭ). Схемотехника БЛЭ ТТЛ и КМОП. .Основные параметры и классификация. .Назначение основные параметры и классификация ЗУ. 12.Статические и динамические ОЗУ. 13.Постоянные ЗУ 14.Комбинационные схемы. Сумматоры. 15.Распределители. Дешифраторы. 16.Последовательностные схемы. Триггеры (RS, JK, D, Т). 17.Регистры. 18. Счетчики. 19.Обобщенная структура программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). 20. Микропроцессоры и микроконтроллеры (Архитектура, назначение, способы программирования, ассемблер, правила записи команд). Примеры программ. 21.Виды АЦП и краткое описание принципа работы. 22.Виды ЦАП и краткое описание принципа работы. 23. Области применения АЦП. АЦП в составе микроконтроллера. 24.Повторитель напряжения на ОУ. 25.Инвертирующий и неинвертирующий усилители на ОУ. 26.Интегратор на ОУ. 27.Дифференциатор на ОУ. Сумматор на ОУ. Источники тока и напряжения на ОУ. Фильтры НЧ и ВЧ на ОУ. Преобразователи переменного напряжения в пульсирующее (выпрямители). Преобразователи постоянного напряжения в переменное, (генераторы) Устройства стабилизации напряжения питания. Электромагнитная совместимость электронных приборов 5. Вопросы для проверки остаточных знаний Опрос проводится в виде тестирования. На каждый вопрос предлагается три варианта ответа. 1. Согласно принципа Паули на одном энергетическом уровне могут находиться два электрона: Фонон это: Зонные диаграммы диэлектриков, полупроводников и проводников отличаются: Неравновесные носители заряда это: Соотношения Эйнштейна связывают: В равновесном состоянии в р-n переходе: При обратном смещении в р-n переходе: Инжекция это: Искривление энергетических зон у поверхности полупроводника происходит вследствие: Поверхностная рекомбинация происходит через: Работа ЛПД основана на процессах: Работа биполярного транзистора основана на явлениях: 1 З.Полевой транзистор имеет структуру: 14.В закрытом состоянии в полевом транзисторе: 15 .К активным пленочным элементам относится: 6. Дополнительные средства, используемые при обучении Лабораторные макеты, осциллографы, генератор НЧ, мультиметры, источники питания. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ а) основная литература: 1 Сугано, Т. Введение в микроэлектронику: Пер. с яп./ Сугано Т., Такэиси Е., Икома Т. Под ред. Ржанова В.Г. - М.: Мир, 1988.- 320 с.: ил. 2 Митрофанов, О.В. Физические основы функционирования изделий микроэлектроники: Учеб. пособие/ Митрофанов О.В., Симонов Б.М., Коледов Л.А. Под ред. Коледова Л.А. - М.: Высшая школа, 1987.- 168 с.: ил. 3 Епифанов, Г.И. Физические основы микроэлектроники: Учеб. пособие/ Епифанов Г.И. - М.: Советское радио, 1971.- 376 с.: ил. 4 Ефимов, И.Е. Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность: Учеб. пособие/ Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И.. - 2-е изд., перераб. и доп - М.: Высшая школа, 1986.- 464 с.: ил. 5 Материалы микроэлектронной техники: Учеб. пособие/ Под ред. Андреева В.М. - М.: Радио и связь, 1989.- 352 с.: ил. 6 Степаненко, И.П. Основы микроэлектроники.: Учеб. пособие/ Степаненко И.П.. - 2-е изд. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.- 488 с.: ил. 7 Опадчий, Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника: Полный курс/ Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Под ред. Глудкина О.П. - М.: Горячая Линия-Телеком, 2002.- 768 с.: ил. 8 Корнеев, В. Современные микропроцессоры/ Корнеев В., Киселев А.. - 3-е издание - СПб.: БХВ-Петербург, 2003.- 448 с.: ил. б) дополнительная литература: 1. Подкин, Ю.Г. Электротехника и электроника: Учеб. пособие / Подкин Ю.Г. - Ижевск, 2003.- 684 с: ил. 2. Савельев, И.В. Основы теоретической физики. В 2-х томах Т.1 Механика. Электродинамика/ Савельев И.В.. - 2-е изд., исправл. - М.: Наука, 1991.- 496 с. 3. Миловзоров О.В., Панков И.Г. Электроника. Учебник для вузов, изд-во Высшая школа, 2006. 4. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учеб. - Зе изд., стер. - М.: Высшая школа.; 2000.

Похожие: