Радиоэлектроника, Программа курса

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Фізичний факультет

Кафедра експериментальної фізики

«ЗАТВЕРДЖУЮ»

Заступник декана з навчальної роботи

Прокопець В.М.____________

«____»____________20__ року

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ1

Основи сучасної електроніки

для студентів

напрям підготовки ________6.040203 – фізика_______________________________

спеціальність __________________________________________________________

спеціалізація _______________________________________________________________

КИЇВ – 2013

1 Робоча програма навчальної дисципліни є нормативним до кументом вищого навчального закладу і містить виклад конкретного зм істу навчально ї дисципліни, послідовність, організаційні форми її вивчення та їх обсяг, визначає форми та засоби поточного і підсумкового контролів.

Робоча програма для студентів напряму підготовки 6.040203 – фізика,

«____» ______________ 20___ року - ___с.

Розробники2: Кутовий С. Ю., доцент, канд. фіз.-мат.наук Ярмоленко Р.В., доцент, канд. фіз.-мат. наук

Робоча програма дисципліни «Основи сучасної електроніки» затверджена на засіданні кафедри експериментальної фізики

Протокол № ___від “___”_________20___ року

Завідувач кафедри експериментальної фізики___________________________________

Завідувач кафедри 3 ________________________

факультету/інституту для якого читається дана дисципліна)

Схвалено науково - методичною комісією факультету

_____________________________________________________________________

Протокол від «____» _____________ 20___ року №___

Голова науково-методичної комісії ____________________ (________________)

2 Розробляється лектором. Робоча програма навчальної дисципліни розглядає ться на засіданні кафедри (циклової комісії – для коледжів), науково-мето дичної комісії факультету/інституту (раді навчально го закладу - коледжу), підписується завідувачем кафедри (головою циклової комісії), го ловою науково -методично ї комісії факультету/інституту (головою ради) і затверджує ться заступником декана/директора інститу ту з навчальної роботи (заступником директора ко леджу).

3 У випадку читання дисципліни, яка не є профільною для факультету чи інституту обов’язковим є погодження з науково-методичною комісією профільного факультету. У випадку економічних та юридичних наук пого дження із предметною комісією з економічних та юридичних наук при Науково -мето дичній раді Університету.

2

ВСТУП

Навчальна дисципліна Основи сучасної електроніки є складовою освітньо-професійної програми підготовки фахівців за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр» галузі знань знань 0402 - фізико-математичні науки з напряму підготовки 6.040203 – фізика.

Дана дисципліна є базовою нормативною і викладається у ІV семестрі IІ курсу в обсязі – 108 год. 4 (3 кредитів ECTS5) зокрема: лекції – 34 год.,

лабораторні – 51 год., самостійна робота – 6 год. У курсі передбачено 3 змістових модулі та 3 модульні контрольні роботи. Завершується дисципліна –

іспитом.

Мета та завдання дисципліни – Метою і завданням навчальної дисципліни “Основи сучасної електроніки” є засвоєння основ сучасних теоретичних і практичних знань з курсу електроніки. Це включає в себе знання основних законів теоретичної електроніки, оволодіння методами і принципами практичного розрахунку основних типів простих радіоелектронних схем.

Структура курсу

В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен знати: Основні принципи та закони теоретичної та технічної електроніки,

їх математичне формулювання та фізичний зміст. Принцип дії та роботу основних типів електронних приладів. Принцип дії та роботу різних типів простих схем практичної електроніки. Основні методи розрахунку різних типів схем практичної електроніки. Принцип дії, призначення та точність електронних вимірювальних приладів, а також можливості і межі їх застосування. Основні сучасні досягнення електроніки та їх застосування у різних галузях науки, виробництва та повсякденного життя.

вміти: Сформулювати основні принципи та записати закони теоретичної та технічної електроніки, пояснити їх фізичний зміст. Планувати та виконувати розрахунки основних типів простих схем практичної електроніки, оцінювати точність розрахунків електронних схем. Самостійно працювати з науково - інженерною літературою з електроніки.

Місце дисципліни (в структурно-логічній схемі спеціальності). Базова нормативна навчальна дисципліна "Основи сучасної електроніки" є складовою циклу професійно-орієнтованих дисциплін за переліком програм підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр".

Зв’язок з іншими дисциплінами. Загальні курси – оптика, електрика та магнетизм, математичний аналіз.

4Зазначається загальна кількість го дин, які виділено на дану дисципліну згідно навчально го плану відповідного освітньо-кваліфікаційного рівня.

5кредитів ECTS – кредит кратний 36 го динам (Наприклад, 3 кредити ECTS відповідає 108 год.).

3

Контроль знань і розподіл балів, які отримують студенти.

Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою.

Узмістовий модуль 1 (ЗМ1) входять теми:

1.Сигнали та їх спектри.

2.Аналіз радіоелектронних кіля.

3.Елементи теорії чотириполюсників.

Узмістовий модуль 2 (ЗМ2) – теми:

1.Електронні прилади. Електровакуумні прилади.

2.Напівпровідникові прилади.

Узмістовий модуль 3 (ЗМ3) – теми:

1.Підсилювачі гармонічних коливань.

2.Операційні підсилювачі.

3.Генератори гармонічних коливань.

4.Генератори імпульсів.

5.Елементи логічних схем.

Обов’язковим для іспиту є позитивні результати колоквіумів-контрольних, а також лабораторних робіт.

Форми поточного контролю: оцінювання результатів підготовки до колоквіумів та контрольних робіт, виконання та захисту лабораторних робіт, які виконано студентами під час занять. При виставленні балів за модуль враховуються:

-якість опрацювання лекційного матеріалу, - знання та розуміння - перевіряється під час колоквіумів та колоквіумів-контрольних робіт.

-якість виконання та оформлення лабораторних робіт; знання та розуміння матеріалу відповідної теми при захисті лабораторних робіт;

Виконання та здача лабораторних робіт оцінюється за 100-бальною системою, в

загальну оцінку за курс входить з ваговим множником 0.2. При невиконанні лабораторних робіт, або виконанні з кількістю балів, меншою 60, студент до екзамену

не допускається.

-знання та розуміння матеріалу, ступінь активності студента на передлекційному опитуванні, при виконанні і захисті лабораторних робіт, якість виконання домашніх завдань;

-якість самостійної роботи студента при виконанні відповідних завдань для самостійної роботи.

Увипадку відсутності студента з поважних причин відпрацювання та перездачі МКР здійснюються у відповідності до „Положення про порядок оцінювання знань студентів при кредитно-модульній системі організації навчального процесу” від 1 жовтня 2010 року.

Оцінювання:

При цьому, кількість балів:

1-34 відповідає оцінці «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни; 35-59 відповідає оцінці «незадовільно» з можливістю повторного складання; 60-64 відповідає оцінці «задовільно» («достатньо»);

4

65-74 відповідає оцінці «задовільно»;

75 - 84 відповідає оцінці «добре»; 85 - 89 відповідає оцінці «добре» («дуже добре»);

90 - 100 відповідає оцінці «відмінно».

Шкала відповідності (за умови іспиту)

5

ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

«Основи сучасної електроніки»

Змістовий модуль 1. Радіотехнічні кола та сигнали.

Вступ Радіотехніка та радіоелектроніка.

ТЕМА 1. СИГНАЛИ ТА ЇХ СПЕКТРИ. (2 год.)

1.Типи сигналів, елементарні сигнали та кола. Сигнали та їх класифікація.

2.Спектри сигналів, Фур’є-аналіз. Модуляція (амплітудна, частотна, фазова).

Спектри модульованих сигналів

ТЕМА 2. АНАЛІЗ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ КІЛ. (4 год.)

1. Радіотехнічні кола з зосередженими параметрами. Типи. Лінійні кола. Лінійні ідеальні елементи радіоелектронних кіл: резистори, конденсатори, котушки індуктивності, джерела струму та напруги. Еквівалентні схеми реальних елементів.

2. Поняття про методи аналізу лінійних кіл: метод диференціальних рівнянь, спектральний метод, метод векторних діаграм, символьний метод (метод комплексних амплітуд), метод контурних струмів, інші. Режими роботи кола 3. Частотні характеристики (коливальних) РТ-кіл. Коливальні контури –

послідовний, паралельний, інші. Резонанси. Перехідні процеси в лінійних системах (диференцюючі, інтегруючі ланцюжки). Перехідні процеси в послідовному RLC-контурі

ТЕМА 3. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ЧОТИРИПОЛЮСНИКІВ. (2 год.)

Лінійні чотириполюсники. Параметри та характеристики чотириполюсників. Їх взаємозв’язок. Фільтри як чотириполюсники.

Змістовий модуль 2. Електронні прилади.

ТЕМА 1. ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ. ЕЛЕКТРОВАКУУМНІ ПРИЛАДИ (2 год.) ТЕМА 2. НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ. (8 год.)

1.Напівпровідникові прилади - нелінійні елементи радіоелектронних пристроїв. Поняття про зонну структуру твердого тіла. Типи напівпровідників (p,n). Контактні явища: площинний p-n-перехід, інші.

Симетрія атомних систем та атомна спектроскопія. (12 год.)

2.Напівпровідникові діоди: діоди випрямляючі, стабілітрони, тунельні та обернені діоди, діоди Ганна, фотодіоди, світлодіоди, варикапи.

3.Біполярні транзистори. Їх характеристики та параметри. Еквівалентні схеми біполярних транзисторів. Рівняння біполярного транзистора в h-

параметрах.

4.Польові транзистори. Їх характеристики та параметри. Еквівалентні схеми.

5.Напівпровідникові прилади з чотирма p-n переходами. Диністор, триністор. Принцип дії. Приклади застосування

6

Змістовий модуль 3. Схеми радіоелектроніки

ТЕМА 1. ПІДСИЛЮВАЧІ ГАРМОНІЧНИХ КОЛИВАНЬ. (6 год.)

Класифікація та основні характеристики підсилювачів. Коефіцієнт підсилення, частотна характеристика, вхідний та вихідний імпеданс, нелінійні спотворення. Зворотні зв’язки в підсилювачах. Їх класифікація. Негативний зворотній зв’язок, його необхідність.

Схеми підсилювачів із спільною базою, спільним емітером. Створення робочої точки транзистора. Способи термостабілізації підсилювача. Емітерний повторювач. Катодний та витоковий повторювачі.

Підсилювач потужності – однотактний, двотактний. Підсилювач постійного струму. Диференціальний підсилювач, його характеристики. Багатокаскадний диференціальний підсилювач постійного струму. Операційний підсилювач.

ТЕМА 2. ОПЕРАЦІЙНІ ПІДСИЛЮВАЧІ. (2 год.)

Ідеальні та реальні ОП. Їх параметри та характеристики. Типові схеми на ОП. Інвертуючі та неінвертуючі підсилювачі, суматори. Інтегратори та диференціатори, логарифмічні підсилювачі, функціональні перетворювачі.

ТЕМА 3. ГЕНЕРАТОРИ ГАРМОНІЧНИХ КОЛИВАНЬ. (2 год.)

Генератори гармонічних коливань, умови генерації. RCта LC-генератори.

ТЕМА 4. ГЕНЕРАТОРИ ІМПУЛЬСІВ. (2 год.)

Робота транзистора в імпульсному режимі. Генератори імпульсів – тригер Шмідта, мультивібратор.

ТЕМА 5. ЕЛЕМЕНТИ ЛОГІЧНИХ СХЕМ. (4 год.)

Цифрові (дискретні) сигнали, логічні елементи. Інтегральні цифрові схеми.

7

8

11термостабілізації підсилювача. Емітерний повторювач. 2 Катодний та витоковий повторювачі.

Загальний обсяг 108 год.6., в тому числі:

Лекції – 34 год., лабораторні роботи – 51 год., самостійна робота – 6 год. Залік. Екзамен.

6 Загальна кількість го дин, відведених на дану дисципліну згідно навчального плану.

9

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1

Радіотехнічні кола та сигнали.

Вступ Радіотехніка та радіоелектроніка.

ТЕМА 1. СИГНАЛИ ТА ЇХ СПЕКТРИ. (2 год.)

Лекція 1.

1.Типи сигналів, елементарні сигнали та кола. Сигнали та їх класифікація.

2.Спектри сигналів, Фур’є-аналіз. Модуляція (амплітудна, частотна, фазова).

Спектри модульованих сигналів

Рекомендована література:

[6], гл.2, п.2.1-2.11. [6], гл.3, п.3.1-3.7.

ТЕМА 2. АНАЛІЗ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ КІЛ. (4 год.)

Лекція 2.

1. Радіотехнічні кола з зосередженими параметрами. Типи. Лінійні кола. Лінійні ідеальні елементи радіоелектронних кіл: резистори, конденсатори, котушки індуктивності, джерела струму та напруги. Еквівалентні схеми реальних елементів.

2. Поняття про методи аналізу лінійних кіл: метод диференціальних рівнянь, спектральний метод, метод векторних діаграм, символьний метод (метод комплексних амплітуд), метод контурних струмів, інші. Режими роботи кола.

Рекомендована література:

[6], гл.1, п.1.5

Лекція 3.

3. Частотні характеристики (коливальних) РТ-кіл. Коливальні контури – послідовний, паралельний, інші. Резонанси. Перехідні процеси в лінійних системах (диференцюючі, інтегруючі ланцюжки). Перехідні процеси в послідовному RLC-контурі

Рекомендована література:

[1], гл.2, п.2.7

ТЕМА 3. ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ЧОТИРИПОЛЮСНИКІВ. (2 год.)

Лекція 4.

Лінійні чотириполюсники. Параметри та характеристики чотириполюсників. Їх взаємозв’язок. Фільтри як чотириполюсники.

Рекомендована література:

[1], гл.4.

10