Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная геодезическая академия» (ГОУ ВПО «СГГА») | ||||||
Кафедра специальных устройств и технологий | ||||||
Утверждаю Проректор по учебной работе _____________ ___________________ 2010 г. | ||||||
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
| ||||||
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА | ||||||
для направления подготовки дипломированного специалиста
| ||||||
Новосибирск 2010 г. |
1. Цели и задачи дисциплины
Целью преподавания курса «Общая электротехника и электроника» является:
- получение знаний и представлений о физических процессах, элементной базе, основах устройства современной геодезической аппаратуры: свето - и радиодальномеров, электронных тахеометров, лазерных нивелиров, сканеров, компьютеров, GPS - и ГЛОНАСС-аппаратуры.
Задачей курса «Общая электротехника и электроника» является овладение знаниями электроники и радиотехники для подготовки специалистов геодезического профиля, способных работать с современными геодезическими приборами.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
В результате изучения дисциплины «Общая электротехника и электроника» студент должен знать:
• принципы построения радиопередающих и радиоприемных устройств;
• элементную базу радиотехнических и электронных устройств;
• назначение и функциональные особенности усилителей, автогенераторов, модуляторов, преобразователей частот, детекторов, триггеров, регистров, счетчиков, процессоров.
В результате изучения дисциплины «Общая электротехника и электроника» студент должен уметь:
• выполнять измерения электрических величин;
• подключать в схемы электрические приборы;
• производить оценку полученных измерений;
• коммутировать отдельные схемы.
В результате изучения дисциплины «Общая электротехника и электроника» студент должен иметь представление:
• о протекании токов в электрических цепях;
• о формировании и преобразованиях сигналов в радиотехнических устройствах.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
|
4 |
| ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 100 | 100 |
| Аудиторные занятия | 51 | 51 |
| Лекции | 34 | 34 |
| Лабораторные занятия (ЛЗ) | 17 | 17 |
| Практические занятия (ПЗ) | - | - |
| Семинары (С) | - | - |
| Самостоятельная работа | 49 | 49 |
| Курсовой проект (работа) (число работ) | - | - |
| Расчетно-графические работы (число работ) | 3 | 3 |
| Реферат (число рефератов) и (или) другие виды ауди торных занятий | - | - |
| Вид итогового контроля –(зачет, экзамен) | зачет | зачет |
4. Содержание дисциплины.
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ЛЗ |
1 | Введение: роль радиоэлектроники в науке и технике, в автоматизации геодезических работ | * | |
2 | Электрические цепи постоянного и переменного тока | * | * |
3 | Резонансные явления в цепях переменного тока | * | * |
4 | Полупроводниковые приборы, их свойства и применение | * | * |
5 | Электронные усилители и генераторы электрических сигналов | * | * |
6 | Передача информации с помощью радиоволн | * | * |
7 | Импульсные и цифровые электронные устройства | * | * |
8 | Источники питания электронной аппаратуры | * |
4.2. Содержание разделов дисциплины.
4.2.1. Введение: роль радиоэлектроники в науке и технике 1 час
1.1. Элементная база электроники: полупроводники, интегральные схемы, их роль в создании компактных радиоэлектронных устройств (свето - и радиодальномеров, электронных тахеометров, GPS - и ГЛОНАСС аппаратуры, лазерного нивелирования. Компьютеризации обработки измерений.
4.2.2. Электрические цепи постоянного и переменного тока 2 часа
2.1. Определения электрических величин; законы Кирхгофа, Ома; Метод свертывания для расчета цепей постоянного тока.
2.2. Переменный ток, определения параметров синусоидального тока.
2.3. R, L, С - цепи переменного тока, расчет последовательной цепи, векторные диаграммы напряжений, треугольник сопротивлений, сдвиг фаз тока и напряжений.
4.2.3. Резонансные явления в цепях переменного тока 2 часа
3.1. Явление резонанса в последовательном контуре; резонанс напряжений.
3.2. Амплитудно-частотная характеристика последовательного контура, уравнение избирательности, полоса пропускания.
3.3. Резонанс в параллельном контуре, входное сопротивление контура при резонансе.
3.4. Добротность и полоса пропускания контура при шунтировании сопротивлением генератора.
4.2.4. Полупроводниковые приборы, их свойства и применение 5 часов
4.1. Механизм электропроводности.
4.2. Примесные полупроводники.
4.3. Образование электронно-дырочного перехода.
4.4. P-n переход при внешнем электрическом воздействии. Вольтамперная характеристика p-n перехода.
4.5. Полупроводниковые диоды: выпрямительные, стабилитроны, варикапы.
4.6. Структура и принцип действия униполярного (полевого) транзистора.
4.7. Характеристики биполярных транзисторов при малых сигналах.
4.8. структура и принцип действия униполярного (полевого) транзистора.
4.9. Тиристоры.
4.10. Основные понятия об интегральных микросхемах.
4.2.5. Электронные усилители и генераторы электрических сигналов 7 часов
5.1. Электронные усилители. Классификация. Основные показатели.
5.2. Схема и принцип работы электронного усилителя.
5.3. Транзисторный усилитель напряжения низкой частоты, схема, назначение элементов.
5.4. Транзисторный усилитель низкой частоты, частотная характеристика.
5.5. Резонансный усилитель напряжения высокой частоты на транзисторе, частотная характеристика.
5.6. Виды обратной связи, изменение основных показателей усилителей при обратной связи.
5.7. Операционные усилители, основные показатели, применение.
5.8. Автогенератор синусоидальных колебаний. Баланс фаз и амплитуд.
5.9. Схемы трехточечных автогенераторов. Условия фаз и амплитуд.
5.10. Кварцевая стабилизация частоты в автогенераторе.
4.2.6. Передача информации с помощью радиоволн 5 часов
6.1. Блок-схема и принцип действия радиопередающего устройства.
6.2. Амплитудно-модулированные колебания: определение, аналитическое выражение, коэффициент модуляции. Графическая и спектральная интерпретация.
6.3. Частотно-модулированное колебание –вид, параметры. Индекс частотной модуляции, спектр.
6.4. Блок-схема и принцип действия радиоприемного устройства.
6.5. Гетеродинное преобразование (смешение) частоты несущего колебания.
6.6. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний диодным детектором.
6.7. Блок-схема и принцип действия частотного детектора.
4.2.7. Импульсные и цифровые электронные устройства 10 часов
7.1. Импульсные сигналы. Основные определения, способы описания
7.2. Генераторы релаксационных колебаний.
7.3. Логические элементы. Определения, таблицы истинности.
7.4. Законы булевой алгебры.
7.5. Принципы работы транзисторно-транзисторной логики «И–НЕ».
7.6. Триггеры. Принципы построения синхронных и асинхронных RS-триггеров.
7.7. Т - триггеры. D-триггеры. Принципы работы.
7.8. принципы работы двоично-десятичных счетчиков.
7.9. Регистры. Принципы работы.
7.10. Комбинационные устройства. Шифраторы и дешифраторы. Сумматоры.
7.11. Мультиплексоры и демультиплексоры.
7.12. Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).
7.13. Аналогоцифровые преобразователи (АЦП).
7.14. Принципы построения микропроцессорных систем (МП).
7.15. Запоминающие устройства. ОЗУ (статические и динамические). ПЗУ.
7.16. Принципы устройства однокристального микропроцессора (МП). Условное обозначение.
7.17. Уравление работой (МП). Передача команд тактами и циклами.
7.18. Команды в МП. Системы команд.
4.2.8. Источники питания электронной аппаратуры 2 часа
8.1. Аккумуляторы.
8.2. Выпрямители.
8.3. Стабилизаторы напряжений и токов.
Всего: 34 часов
5. Практические и лабораторные занятия
№ п/п | № раздела дисциплины | Кол-во час | Наименование лабораторно-практических занятий |
1 | 2 | 2 | Вводное занятие. Техника безопасности. Расчет цепей постоянного тока методом свертывания, методом контурных токов (расчетное задание). |
2 | 3 | 4 | Изучение частотных свойств параллельного резонансного колебательного контура. |
3 | 4 | 2 | Исследование биполярного транзистора |
4 | 5 | 2 | Исследование схем автогенераторов на транзисторах |
5 | 7 | 2 | Исследование логических элементов «ИЛИ», «И», «НЕ» |
6 | 7 | 2 | Исследование триггеров |
7 | 7 | 2 | Исследование счетчиков |
Итого: | 17 часов |
Студенты выполняют три расчетных задания по электрическим цепям постоянного и переменного тока, задание по резонансным явлениям в цепях переменного тока и задание по передачи информации с помощью радиоволн.
6. Список вопросов для подготовки к зачету
Что понимается под расчетом цепей постоянного тока?- по методу Кирхгофа?
- по методу Свертывания?
Как выполняется расчет сопротивлений и сдвиг фазы в последовательной цепи переменного тока? Как построить векторную и временную диаграммы падений напряжений на элементах последовательной цепи переменного тока? Как образуется резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре. Что означает понятие добротности контура, его полосы пропускания? Что понимается под резонансом тока в параллельном колебательном контуре? Что такое входное сопротивление? Что означает понятие: примесный полупроводник, p-n-переход, вольтамперная характеристика p-n-переход?- Какие полупроводниковые диоды применяют в геодезической аппаратуре?
Как работает биполярный транзистор? Что означает h-параметры и характеристики биполярного транзистора? В чем особенности Как представить принципиальную схему усилителя низкой частоты? Что такое амплитудно-частотная характеристика УНЧ? Для чего используется усилитель высокой частоты (УВЧ)? В чем отличия принципиальных схем УВЧ от УНЧ; их амплитудно-частотных характеристик?- Какие виды усилителей применяют в геодезической аппаратуре?
Какие основные виды автогенераторов применяют в геодезических приборах? из каких радиотехнических блоков состоит радиопередающее устройство? Какие виды модуляции сигналов, их параметров, диаграммы? Для чего предназначено радиоприемное устройство в геодезической аппаратуре? Какую функцию выполняет детектирование сигналов, как оно осуществляется? Какие логические функции применяются в цифровой технике, как обозначаются логические элементы? Как и для чего применяются законы булевой алгебры? Что за устройство – триггер, для каких целей используются асинхронные и синхронные RS-триггеры? Для каких целей применяются счетные триггеры и триггеры с задержкой (D-триггеры) в геодезических приборах? Какие функции в цифровой технике выполняют сумматоры, шифраторы, дешифраторы? Какие основные устройства содержит ЭВМ? И каких устройств цифровой техники состоит микропроцессор? Какие источники питания применяют в геодезической аппаратуре?7. Перечень используемых методических разработок
1. Матуско электротехника. Учебное пособие. Новосибирск, СГГА, 2003. стр.: 7-26, 34-53;
2. , Матуско и электроника. Методические указания. Новосибирск, СГГА, 2008. стр.: 45-52, 61-68.
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
8.1. Рекомендуемая литература.
а) основная литература:
1. «Электроника». Курс лекций. М., 2000 г..
2. «Электроника». Питер. 2004 г.
б) дополнительная литература:
3 Основы промышленной электроники / Под ред. . – М.: Высшая школа, 1988 г.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650300– Геодезия. Специальность 300100 – Прикладная геодезия, утвержденным Минобразованием 17.03.2000 г.
Программу составил , профессор кафедры радиоэлектроники, кандидат технических наук, Сибирская государственная геодезическая академия (ГОУ ВПО СГГА)
Программа согласована с кафедрой ________________________________
Зав. выпускающей кафедрой____________________________________________
Программа одобрена Учебно-методическим советом института ИГиМ.
« »______________2010г. Протокол №_______.
Заведующий кафедрой ________________________________________________
Директор института___________________________________________________
