МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Юго-Западный государственный университет»
УТВЕРЖДАЮ:
Председатель приемной комиссии
_______________ С. Г Емельянов.
« 31 » января 2013 г.
ПРОГРАММА
вступительного испытания
для поступающих в магистратуру по направлению подготовки
211000.68 Конструирование и технология электронных средств
Курск - 2013 г.
Разработчики программы: _________________________________________________________________
(должность, инициалы, фамилия)
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Председатель
экзаменационной комиссии ______________ ____________________________
(подпись) (инициалы, фамилия)
Программа обсуждена и рекомендована к использованию для проведения вступительных испытаний в 2013 г. на заседании экзаменационной комиссии по направлению подготовки 211000.68 Конструирование и технология электронных средств.
Общие положения
Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению подготовки магистров «Конструирование и технология электронных средств», разработана на основании методических рекомендаций УМО по образованию в области автоматики, электроники, микроэлектроники и радиотехники, Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений, утвержденного Минобразованием России, государственного образовательного стандарта направления подготовки магистров «Конструирование и технология электронных средств».
Вступительный экзамен проводится по общепрофессиональным, специальным дисциплинам и дисциплинам специализации направления подготовки бакалавров «Проектирование и технология электронных средств» с целью определения соответствия знаний, умений и навыков соискателей по указанному комплексу дисциплин требованиям, предъявляемым к магистрантам в связи со спецификой обучения в магистратуре по направлению подготовки «Конструирование и технология электронных средств».
Соискатель должен быть подготовлен к решению следующих задач:
I. научно-исследовательская деятельность:
– участие в научно-исследовательских работах в области проектирования, конструирования и технологии электронных средств;
– анализ научных и прикладных проблем в предполагаемой области исследования, разработка математических, физических, топологических моделей конструкций и технологий, использование информационных технологий проектирования электронных средств;
– проектирование простых конструкций электронных средств;
– проектирование технологических процессов производства электронных средств на базе типовых технологических процессов;
– разработка конструкторско-технологической документации на объекты проектирования;
– проведение экспериментальных исследований и обработка результатов;
III. технологическая деятельность:
– участие в организации технологического процесса производства электронных средств;
– выполнение программ испытаний конструкций электронных средств;
– проведение испытаний технологического оборудования, средств автоматизации технологических процессов;
Форма проведения вступительных испытаний: письменная. Каждый билет содержит четыре вопроса. Время, отводимое на подготовку – 3 часа.
Примерный перечень вопросов, входящих во вступительный экзамен
1. Схемотехника ЭС
1. Схемотехника операционных усилителей. Входной дифференциальный каскад: требования, получение большого коэффициента усиления, эффект Миллера и его устранение в каскодном дифференциальном усилительном каскаде, переход от симметричного к несимметричному выходу, цепи коррекции напряжения смещения.
2. Комплементарный и квазикомплементарный выходной каскад: требования к входному сопротивлению, усилению искажениям, режимы класса Б и АБ – реализация и сравнительные характеристики, защита от коротких замыканий в разных плечах двухтактного выходного каскада.
3. Типовые схемы включения операционных усилителей. Инвертирующий усилитель. Параметры, расчет элементов схемы, оптимизация (по величине статической ошибки, по величине динамической ошибки).
4. Типовые схемы включения операционных усилителей. Неинвертирующий усилитель. Параметры, расчет элементов схемы, оптимизация (по величине статической ошибки, по величине динамической ошибки).
5. Сравнительные анализ инвертирующего и неинвертирующего усилителей, проблемы получения больших входных сопротивлений и влияния конечного ослабления коэффициента усиления синфазного сигнала. Усилитель с плавающим питанием.
6. Недостатки пассивного сумматора аналоговых сигналов. Сумматор на основе операционного усилителя. Устройство, расчёт.
7. Пассивный детектор и его характеристики. Детектор на операционном усилителе: устройство, назначение элементов, функционирование, временные диаграммы, расчёт, источники погрешностей.
8. Дифференциальный (разностный) усилитель. Схема, расчёт, источники погрешностей. Усовершенствованные схемы (на одном, двух и трёх ОУ).
9. Дифференциатор на основе операционного усилителя. Схема, характеристики. Нереализуемость идеального дифференциатора. Способы коррекции реальных дифференциаторов. Расчёт.
10. Триггер Шмитта на операционном усилителе. Схема, работа, расчет, применение.
11. Основные параметры операционных усилителей (статические, динамические, предельно-допустимые). Способы измерения основных параметров. Классификация операционных усилителей и краткие характеристики (усилителей широкого применения, быстродействующих, прецизионных, микромощных).
12. Отрицательная обратная связь (ООС) в усилителях. Классификация ООС. Влияние ООС на параметры усилителей (входное, выходное сопротивления, нестабильность коэффициента усиления, нелинейные и частотные искажения) и методы его оценки.
13. Источники погрешностей устройств на операционных усилителях и механизмы влияния: коэффициент усиления и его нестабильность, напряжение смещения и его дрейф, входные токи, разность входных токов, дрейф разности входных токов. Схемотехнические способы уменьшения влияния параметров ОУ на погрешность устройств.
14. Аналоговые ключи и коммутаторы. Основные параметры: сопротивление (напряжение) открытого ключа, сопротивление (ток утечки) закрытого ключа, время коммутации, максимально-допустимое коммутируемое напряжение, максимально допустимый коммутируемый ток. Механизм влияния неидеальности ключей на точность коммутации. Оценка значений основных параметров при выборе ключей.
15. Элементы схемотехники ключей на полевых транзисторах с изолированным затвором. Механизмы возникновения погрешностей и схемотехнические методы их уменьшения: проникновение управляющего сигнала в коммутируемую цепь, влияние величины коммутируемого сигнала на сопротивление открытого ключа.
16. Аналоговые компараторы. Структура. Параметры. Применение операционного усилителя в качестве компаратора: сопряжение с цифровыми схемами, преимущества и недостатки в сравнении с аналоговыми компараторами, область применения.
2. Проектирование цифровых устройств
1. Основные параметры элементов цифровой схемотехники: напряжение питания, напряжения логических состояний, средняя потребляемая мощность, помехоустойчивость логических схем, передаточная характеристика, нагрузочная способность логических элементов. Понятие о предельных значениях параметров. Временные параметры сигналов.
2. Виды схемной логики: транзисторно-транзисторная логика, комплиментарная МОП-транзисторная логика, эмиттерно-связанная логика. Сравнительная характеристика элементов. Совместимость интегральных микросхем. Режимы неиспользуемых входов в различных видах логики.
3. Ситуации риска в логических схемах. Классификация рисков: статические (логические и функциональные) риски, динамические риски. Условия возникновения рисков: гонки (состязания) сигналов. Гонки по входу. Методы борьбы с гонками: тактирование, построение противогоночных схем, учет минимального времени задержки сигнала на логическом элементе.
4. Способы описания логики работы комбинационных схем: неформализованный, табличный, аналитический, временные диаграммы. Переходы между формами представления. Совершенная дизъюнктивная и совершенная конъюнктивная нормальные формы функции. Построение логических схем в функционально полных базисах.
5. Понятия декомпозиции и минимизации логических функций. Критерий минимизации. Способы минимизации: аналитический, минимизация с помощью карт Карно. Построение минимальной дизъюнктивной нормальной формы функции – каноническая задача минимизации. Абсолютно минимальные формы представления функций. Минимизация частично определенных функций и системы функций.
6. Структурный синтез комбинационных цифровых устройств. Понятие формализации задания. Последовательность проектирования. Сущность и содержание основных этапов проектирования. Оценка качества функциональных схем.
7. Типовые комбинационные функциональные узлы. Дешифраторы и демультиплексоры. Условные обозначения. Функциональные схемы. Примеры применения. Способы наращивания размерности дешифраторов: каскадное соединение, матричное соединение. Использование стробирующих входов для наращивания размерности.
8. Типовые комбинационные функциональные узлы. Шифраторы. Приоритетные шифраторы. Условные обозначения. Функциональные схемы. Способы наращивания размерности. Построение приоритетного шифратора десятичной клавиатуры. Примеры применения.
9. Типовые комбинационные функциональные узлы. Мультиплексоры. Условные обозначения. Функциональные схемы. Примеры применения. Способы наращивания размерности: каскадное соединение, использование стробирующих входов для наращивания размерности. Построение универсальных логических модулей на основе мультиплексоров.
10. Типовые комбинационные функциональные узлы. Сумматоры. Условные обозначения. Построение функциональной схемы одноразрядного сумматора. Виды переноса. Параллельные многоразрядные сумматоры с последовательным и параллельным переносом. Быстродействие.
11. Конечные детерминированные автоматы с памятью. Обобщенная структурная схема автомата с памятью. Синхронные и асинхронные автоматы. Способы описания абстрактных автоматов: автоматные таблицы и графы. Законы функционирования автоматов Мили и автоматов Мура.
12. Классификация триггеров. RS-триггеры: асинхронные, синхронные (синхронизируемые уровнем, синхронизируемые фронтом), двухступенчатые. Обозначения. Функциональные схемы. Особенности функционирования. Динамические параметры триггеров. Помехоустойчивость.
13. Элементарные последовательностные схемы. D‑, T‑ и JK-триггеры: синхронизируемые уровнем, синхронизируемые фронтом, двухступенчатые. Обозначения. Функциональные схемы. Описание. Динамические параметры. Помехоустойчивость.
14. Регистры. Классификация регистров. Обозначения. Функциональные схемы. Установочные микрооперации в регистрах. Запись информации от нескольких источников (схемы входной логики). Считывание информации (схемы выходной логики).
15. Регистры. Логические микрооперации в регистрах. Передача данных между регистрами: асинхронная, синхронная, последовательная, параллельная. Регистры сдвига. Счетчики на базе регистров сдвига: кольцевой счетчик (с единичным кодированием), счетчик Джонсона.
16. Счетчики. Логическая структура. Общая характеристика. Описание. Основное применение. Режимы работы счетчиков: управления, накопления, деления. Временные характеристики счетчиков. Двоичные суммирующие и вычитающие счетчики с последовательными переносами. Функциональные схемы.
17. Синхронные счетчики. Суммирующие, вычитающие и реверсивные синхронные счетчики. Функциональные схемы. Основные этапы проектирования последовательностных устройств на примере проектирования синхронного счетчика.
3. Управление качеством ЭС
1. Различные аспекты категории «качества». Международные стандарты ISO 9000 и современное определение понятия качества. Качество как объект управления. Основные этапы эволюции управления качеством.
2. Групповые показатели качества изделий (применительно к изделиям машиностроения и приборостроения). Показатели надежности электронных средств: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Зависимость интенсивности отказов электронных средств от времени работы.
3. Выдающиеся ученые в области управления качеством. Диаграмма производственного процесса по Шухарту. Цикл Деминга. Спираль Джурана. Классификация затрат на обеспечение качества (по Джурану). Вид функции потерь качества по Тагучи.
4. Отечественные концепции управления качеством: системы БИП, СБТ, КАНАРСПИ, НОРМ, комплексная система управления качеством продукции (КС УКП). Объект управления. Отличительные особенности.
5. Менеджмент качества. Составные части менеджмента качества: планирование качества, управление качеством, обеспечение качества, улучшение качества. Методы управления качеством на предприятии. Основные принципы системного подхода к управлению качеством.
6. Восемь принципов Всеобщего управления качеством (TQM). Процессный подход как концептуальная основа стандартов ИСО серии 9000.
7. Система менеджмента качества (СМК) предприятия. Предпосылки внедрения СМК на предприятиях. Этапы формирования СМК. Документация СМК. Аудиты СМК.
8. Основные понятия квалиметрии. Качество продукции, главное (единичное) качество, интегральное качество. Показатели качества: единичный, комплексный, интегральный. Основные виды зависимости комплексного показателя качества от единичных показателей. Методы квалиметрии.
9. Технический контроль. Понятия автоматической и автоматизированной системы контроля. Систематизация видов контроля по основным признакам. Сплошной и выборочный контроль. Ошибки сплошного контроля. Риски изготовителя и заказчика при сплошном контроле. Достоверность и потери качества сплошного контроля.
10. Семь основных инструментов контроля качества: контрольный листок; контрольная карта; гистограмма; диаграмма разброса; диаграмма Парето; стратификация; причинно-следственная диаграмма.
11. Выборочный контроль. Понятие партии изделий в выборочном контроле. Контроль по качественному (альтернативному) и количественному признакам. Схемы и планы выборочного контроля. Одноступенчатые планы выборочного контроля по альтернативному признаку. Предельная диаграмма. Усечение контроля. Нормальный, ослабленный и усиленный контроль. Правила переключения.
12. Процедуры выборочного контроля по альтернативному признаку. Контроль последовательных и отдельных партий. Приемлемый уровень качества AQL. Предельное качество LQ. Контроль с разбраковыванием. Зависимость среднего выходного качества AOQ от качества предъявленной продукции. Нахождение предела среднего выходного качества AOQL по оперативной характеристике плана контроля.
13. Ошибки первого и второго родов при выборочном контроле. Риски изготовителя и заказчика при выборочном контроле. Оперативная характеристика плана выборочного контроля. Идеальная оперативная характеристика. Вид оперативных характеристик с высокими рисками изготовителя или заказчика. Расчет оперативной характеристики.
14. Двухступенчатые и многоступенчатые планы выборочного контроля по альтернативному признаку. Планы последовательного контроля. Предельные диаграммы. Сравнение различных (одноступенчатых, двух - и многоступенчатых, последовательных) планов контроля с близкими оперативными характеристиками. Критерии выбора плана контроля.
15. Контрольная карта как средство статистического регулирования технологического процесса. Контрольные карты качественных и количественных признаков. Виды контрольных карт. Основные этапы построения контрольной карты средних значений. Анализ контрольной карты.
16. Введение в техническую диагностику. Понятие контролепригодности и тестопригодности электронного средства. Тесты функциональные и диагностические. Локализация одиночных и кратных отказов. Выявление минимально достаточной совокупности проверок. Основные принципы построения оптимального алгоритма диагностики.
17. Понятие следящего самоконтроля электронных средств. Следящий самоконтроль с использованием помехоустойчивых кодов. Контроль по паритету, контроль по Хеммингу. Следящий самоконтроль цифровых устройств: методы дублирования аппаратуры.
4. Основы проектирования электронных средств
1. Основные стадии проектирования ЭС: техническое предложение, проект, технический проект, рабочий проект.
2. Конструкторская документация. Виды и комплектность. Система стандартов ЕСКД.
3. Классификация факторов внешних воздействий (механические, климатические, биологические) и их влияние на работоспособность ЭС.
4. Классификация ЭС по условиям применения: стационарные, транспортируемые, наземные и бортовые.
5. Требования, предъявляемые к конструкции ЭС – тактико-технические, конструкторско-технологические, эксплуатационные, надежностные, экономические.
6. Структура конструкции ЭС. Модульный принцип конструирования.
7. Элементная система ЭС (НС, ЭРЭ, разъемы и др.) и их конструктивные особенности.
8. Современные и перспективные конструкции ячеек, модулей, блоков, стоек, шкафов.
9. Конструирование электрических соединений. Структура контактных и межконтактных соединений. Требования к ним.
10. Печатный монтаж. Классификация печатных плат и их характеристика.
11. Конструкционные системы ЭС различного назначения. Системы базовых несущих конструкций и их конструктивные особенности.
12. Защита конструкций от механических нагрузок. Характеристика вибро - и удароустойчивости ЭС.
13. Конструктивные методы защиты ЭС от воздействия влаги и пыли.
14. Теплофизическое конструирование ЭС с учетом теплоотвода кондукцией, конвекцией и излучением.
15. Основные показатели надежности: безотказность, долговечность, сохраняемость.
16. Основы эргономического конструирования с учетом характеристики человека – оператора.
5. Технология электронно-вычислительных средств
1. Основные определения в технологии ЭВС. Виды технологических процессов (маршрутный, операционный, м.- операционный). Система стандартов ЕСТД. Технологическая документация.
2. Конструкторско-технологические особенности печатных плат (ПП). Технологические задачи производства ПП.
3. Типовой технологический процесс (ТП) изготовления односторонней ПП химическим методом. Структура ТП.
4. Типовой ТП изготовления двусторонней ПП комбинированным методом. Структура ТП.
5. Типовой ТП изготовления многослойной ПП методом металлизации сквозных отверстий. Структура ТП.
6. Конструктивно-технологический анализ видов монтажа модулей ЭС: печатный, проводной, навесной, накруткой, жгутовой, плоским кабелем.
7. Поверхностный монтаж ЭС. Конструкторско-технологические особенности способов установки и пайки элементов.
8. Технология выполнения контактных соединений методом пайки: подготовка поверхности, нанесения флюса, припоя, пайка, удаление флюса.
9. Технология выполнения контактных соединений методом сварки и контактами. Обзор способов сварки. Соединения проводящими клеящими составами.
10. Основные этапы и операции монтажа элементов. Подготовка элементов: формовка, обрезка, лужение выводов. Установка на ПП: вручную, по шаблону, со световой индикацией.
11. Методы обработки и формообразования несущих конструкций ЭС. Методы холодной штамповки, литья, электрофизические и электрохимические.
12. Технологический прочес герметизации компонентов и узлов ЭС. Способы, требования. Структура процесса герметизации.
13. Технологические процессы общей сборки и монтажа ЭС. Основные положения и принципы построения сборочно-монтажных работ.
14. Технологический процесс регулировки ЭС. Регулировка по измерительным приборам и метод электрического копирования.
15. Система технологической подготовки производства. Основные этапы разработки технологических процессов сборки и монтажа. Оценка технологичности конструкции.
16. Основные направления автоматизации технологических процессов производства ЭС. Автоматизированные линии роботизированные технологические комплексы. Гибкие производственные системы изготовления ЭС.
Пример экзаменационного билета
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
« ЮГО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Рассмотрено на совете факультета Утверждаю Информатики и вычислительной техники
Первый проректор-
Проректор по учебной работе
Декан факультета _____________
______________ «____»_____________20_____г.
Протокол № ___ от «___»______20__г.
ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ЭКЗАМЕН В МАГИСТРАТУРУ
по направлению подготовки 211000.68
«Конструирование и технология электронных средств»
Экзаменационный билет №
1. Основные определения в технологии ЭВС. Виды технологических процессов (маршрутный, операционный, м.- операционный). Система стандартов ЕСТД. Технологическая документация.
2. Классификация триггеров. RS-триггеры: асинхронные, синхронные (синхронизируемые уровнем, синхронизируемые фронтом), двухступенчатые. Обозначения. Функциональные схемы. Особенности функционирования. Динамические параметры триггеров. Помехоустойчивость.
3. Конструкционные системы ЭС различного назначения. Системы базовых несущих конструкций и их конструктивные особенности.
4. Контрольная карта как средство статистического регулирования технологического процесса. Контрольные карты качественных и количественных признаков. Виды контрольных карт. Основные этапы построения контрольной карты средних значений. Анализ контрольной карты.
Зав. кафедрой конструирования и технологии ЭВС
Список литературы для подготовки
1. Схемотехника ЭС
1. Электротехника и электроника [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов: в 2 кн. Кн. 2. Электроника / , , ; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 20с. (100 экз+Э/Ф)
2. Баскаков цепи и сигналы: Учебник для студ. вуз. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2000(200с. - ISBN экз)
3. Угрюмов схемотехника [Текст]: учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб. : БХВ-Петербург, 20с. : ил. - (Учебное пособие). - ISBN экз.)
2. Проектирование цифровых устройств
1. Угрюмов схемотехника [Текст] : учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб. : БХВ-Петербург, 2005. – 800 с. (25 экз.).
3. Управление качеством ЭС
1. Дрейзин качеством электронных средств [Текст] : учебное пособие. - Курск : КурскГТУ, 20с. (55 экз.)
2. Системы, методы и инструменты менеджмента качества [Текст] : учебник / под ред. . - СПб. : Питер, 20с. (15 экз.)
4. Основы проектирования электронных средств
1. Конструкторско-технологическое проектирование электронных вычислительных средств [Текст]: учебное пособие / , И. С. Захаров. – Курск : КурскГТУ, 2004. – 175 с. Имеется электрон. аналог. (98 экз.)
Гриф: Допущено Министерством образования РФ
5. Технология электронно-вычислительных средств
1. САПР технологических процессов [Текст] : учебник. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 20с. (20 экз.)
Гриф: Допущено Министерством образования и науки РФ
2. Схиртладзе процессы в машиностроении [Текст] : учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Старый Оскол : ТНТ, 20с. (50 экз)
3. Технологические процессы механической и физико-химической обработки в авиадвигателестроении : учебное пособое / , , и др.; под общ. ред. . – 2-е изд., доп. – М.: Машиностроение, 2007. – 539 с.
Режим доступа: http://www. *****/book/57053/
Гриф: Допущено Министерством образования и науки РФ
Критерии оценивания результатов выполнения заданий на вступительном испытании
Оценка выполнения заданий на вступительном испытании производится по 100-балльной шкале. Каждый вопрос экзаменационного билета оценивается отдельно с максимальной оценкой в 25 баллов. Баллы, полученные за каждый ответ на вопрос, складываются. Минимальный балл, свидетельствующий об успешной сдаче экзамена (порог двойки) – 51.
Критерии оценивания по каждому вопросу:
25 баллов – полный и правильный ответ, содержащий развернутую аргументацию
20-24 баллов – неполный, но правильный ответ без ошибок и неточностей
15-19 баллов – неполный, но правильный ответ, содержащий неточности
10-14 баллов – неполный и неточный правильный ответ без достаточной аргументации, либо правильный ответ с достаточной аргументацией, но с более чем 3 ошибками или неточностями;
5-9 баллов – неполный и неточный ответ, свидетельствующий лишь об общем представлении о сущности вопроса
0-4 баллов – неверный ответ либо наличие хотя бы 1 грубой ошибки, свидетельствующей о непонимании сущности вопроса
Соответствие полученной оценки традиционной академической шкале:
0-50 баллов – «неудовлетворительно»;
51-67 баллов – «удовлетворительно»;
68-85 баллов – «хорошо»;
86-100 баллов – «отлично»;
Зав. кафедрой конструирования и технологии
электронно-вычислительных средств,
к. ф.-м. н, доцент
