Электронная техника

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА

для специальности 2201

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201 ”Вычислительные машины, системы и сети”

1. Пояснительная записка.

Дисциплина “Электронная техника” относится к группе обще профессиональных дисциплин. В соответствии с развитием научно-технического прогресса, система подготовки специалиста должна отвечать требованиям меняющихся запросов науки и техники, обеспечивать высокую профессиональную подготовку кадров, способных эффективно применять усилительные и микроэлектронные устройства.

Изучение материала данного курса позволяет получить определенные знания по устройству усилителей и импульсных устройств, навыков использования этих устройств в своей профессиональной деятельности.

Базовыми предметами данной дисциплины являются “Электротехника”, “Математика и информатика”.

Для лучшего усвоения учебного материала, его изложение необходимо проводить с применением технических средств обучения, демонстрационных стендов, электронно-вычислительной техники. Предусмотренные программой лабораторные работы и практические занятия, рекомендуется проводить непосредственно после изучения соответствующей темы.

В календарно-тематические планы цикловые комиссии могут вносить изменения, включая в них вопросы наиболее актуальные для будущих специалистов. При этом необходимо обратить внимание на сохранение межпредметных связей.

В результате изучения дисциплины учащиеся должны иметь представление:

-  о путях совершенствования электронной техники, перспективах ее развития;

-  о методах повышения показателей электронных устройств.

Знать:

-  условные обозначения, устройства, принцип работы, основные характеристики и маркировку электронных приборов;

-  структуру электронной техники;

-  физические процессы, происходящие в элементах электронной техники;

-  принцип построения и работы типовых аналоговых электронных схем, их параметры.

Уметь:

-  правильно выбрать электронные приборы;

-  определить по маркировке и характеристикам их основные параметры;

-  правильно выбрать и начертить электронную схему;

-  проводить исследование электронных схем;

-  анализировать физические процессы, происходящие в электронных устройствах;

-  делать выводы о возможных причинах возникновения неисправностей.

В процессе проведения занятий следует:

-  показать исторический процесс развития электронной техники;

-  рассматривать возможные неисправности, рекомендации по эксплуатации и ремонту;

-  знакомить учащихся с новыми разработками в области электроники и микроэлектроники, с навыками работы с технической литературой;

-  соблюдать единство терминологии, условных обозначений с действующими ГОСТами.

2. Тематический план учебной дисциплины

Наименование разделов и тем	Максимальная учебная нагрузка студента, час	Количество аудиторных часов при очной форме обучения	Самостоятельная работа студента
Всего	Лабораторные работы	Практические занятия
1	2	3	4	5	6
Введение	3	2			1
Раздел 1. Физические основы электронной техники
Тема 1.1. Проводники, диэлектрики, полупроводники: физические явления, свойства, состав, классификация, область применения	3	2			1
Тема 1.2. Структура полупроводников и типы проводимости	3	2			1
Тема 1.3. Образование и свойства p-n перехода, контактные явления	3	2			1
Итого по разделу 1:	9	6			3
Раздел 2. Устройство, принцип действия, основные параметры, характеристики и схемы включения полупроводниковых и фотоэлектронных приборов
Тема 2.1. Полупроводниковые диоды	10	8	4		2
Тема 2.2. Биполярные и полевые транзисторы	17	14	6		3
Тема 2.3. Тиристоры	5	4	2		1
Тема 2.4. Фотоэлектронные излучающие приборы	3	2			1
Итого по разделу 2:	35	28	12		7
Раздел 3. Устройства отображения информации
Тема 3.1. Электронно-лучевые трубки	7	6	2		1
Итого по разделу 3:	7	6	2		1
Раздел 4. Аналоговая схемотехника
Тема 4.1. Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств (АЭУ)	3	2			1
Тема 4.2. Обеспечение и стабилизация режима работы транзистора по постоянному и переменному току	7	6		2	1
Тема 4.3. Усилители (основные каскады)	3	2			1
Тема 4.4. Эквивалентные схемы АЭУ	5	4	2		1
Тема 4.5. Обратная связь и ее влияние на характеристики устройства	15	12	6	2	3
Тема 4.6. Каскады усиления мощности	13	10	4		3
Тема 4.7. Каскады усилителя постоянного тока	3	2			1
Итого по разделу 4:	49	38	12	4	11
Раздел 5. Основы микроэлектроники
Тема 5.1. Элементы интегральных схем	3	2			1
Тема 5.2. Функциональная микроэлектроника	3	2			1
Тема 5.3. Цифровые электронные схемы и применение логических элементов в электротехнических устройствах	3	2			1
Тема 5.4. Операционные усилители	5	4	2		1
Итого по разделу 5:	14	10	2		4
Раздел 6. Импульсная техника
Тема 6.1. Переходные и формирующие цепи	16	12	6		4
Итого по разделу 6:	16	12	6		4
Раздел 7. Генераторы
Тема 7.1. Генераторы импульсов	5	4	2		1
Тема 7.2. Генераторы линейно изменяющегося напряжения	5	4	2		1
Тема 7.3. Кварцевые генераторы синусоидальных колебаний	5	4	2		1
Итого по разделу 7:	15	12	6		3
Раздел 8. Типовые электронные устройства
Тема 8.1. Выпрямители, преобразователи, инверторы	5	4	2		1
Тема 8.2. Защита электронных устройств	3	2			1
Итого по разделу 8:	8	6	2		2
Всего по дисциплине:	156	120	42	4	36

3. Содержание учебной дисциплины

Введение

Основные задачи содержания курса и взаимосвязь с другими дисциплинами. Краткая история развития электронной и полупроводниковой техники. Основные направления развития электронной техники: оптоэлектроника, магнитоэлектроника и др.

Раздел 1. Физические основы электронной техники

Тема 1.1. Проводники, диэлектрики, полупроводники: физические явления, свойства, состав, классификация, область применения

Знать:

- свойства;

- явления, происходящие в материалах.

Уметь:

- правильно выбрать область применения.

Классификация материалов, состав. Физические явления, происходящие в проводниках, диэлектриках и полупроводниках, их свойства.

Тема 1.2. Структура проводников и типы проводимости

Знать:

- механизм возникновения электропроводимости полупроводника.

Уметь:

- определять вид основных и неосновных носителей заряда в полупроводнике.

Понятие о полупроводнике. Структура полупроводников и типы проводимости. Энергетические зоны твердого тела, зонная структура полупроводников. Влияние примесей и температуры на проводимость п \п. Дрейфовый и диффузионный токи. Законы распределения и рекомбинации носителей.

Самостоятельная работа:

- полупроводниковые резисторы.

Тема 1.3. Образование и свойства p-n перехода, контактные явления

Знать:

- свойства p-n перехода.

Уметь:

- определять прямое и обратное включение p-n перехода.

Контактные явления в п/проводниках. Электронно-дырочный переход. ВАХ p-n перехода. Емкость p-n перехода. Свойства p-n перехода под воздействием внешнего напряжения.

Самостоятельная работа:

- пробой p-n перехода.

Раздел 2. Устройство, принцип действия, основные параметры, характеристики и схемы включения полупроводниковых и фотоэлектронных приборов

Тема 2.1. Полупроводниковые диоды

Знать:

- устройство, принцип работы, назначение и параметры полупроводниковых диодов.

Уметь:

- определять тип прибора по его маркировке;

- выбирать нужный прибор, пользуясь справочными материалами;

- знать вольтамперные характеристики и определять по ним параметры диода.

Анализ идеализированного диода, разновидности диодов и область применения. Выпрямительные диоды. Условное обозначение, устройство, работа ВАХ, маркировка, схемы включения диодов, применение.

Р/частотные диоды: условное обозначение, устройство, работа, ВАХ, применение.

Импульсные диоды: особенности конструкции и режима работы.

Стабилитроны: устройство, условное обозначение, работа, ВАХ, маркировка. Работа простейшего стабилизатора напряжения. Варикапы.

Лабораторная работа № 1.Исследование полупроводникового диода.

Лабораторная работа № 2.Исследование стабилитрона.

Самостоятельная работа:

- переход металл – п/проводник, диод Шотки.

Тема 2.2. Биполярные и полевые транзисторы

Знать:

- условные обозначения, устройство, назначение, принцип работы и параметры транзисторов;

- схемы включения.

Уметь:

- определять тип и параметры прибора по его маркировке;

- выбирать нужный транзистор, пользуясь справочником;

- подключить питающие напряжения.

Биполярные транзисторы: классификация, условное обозначение, устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры. Схемы включения транзисторов. Эквивалентные схемы транзисторов. Входные и выходные характеристики транзисторов включенных по схеме с ОБ и ОЭ. Принцип получения семейства ВАХ.

Динамический режим работы транзисторов. Динамическая характеристика и ее построение. Динамические и статические параметры транзисторов и способы их определения. Зависимость параметров от режима и температуры.

Полевые транзисторы: определение, классификация. Транзистор с управляющим p-n переходом: устройство, обозначение, работа, характеристика, параметры, маркировка.

МДП транзисторы с индуцированным и встроенным каналом: устройство, условное обозначение, работа, характеристики, параметры, применение.

Сравнительный анализ полевых и биполярных транзисторов по параметрам, частотным свойствам.

Лабораторная работа № 3. Исследование транзистора включенного по схеме с общей базой.

Лабораторная работа № 4. Исследование транзистора включенного по схеме с общим эмиттером.

Лабораторная работа № 5. Исследование полевого транзистора.

Самостоятельная работа:

- двухзатворные полевые транзисторы.

Тема 2.3. Тиристоры

Знать:

- назначение, условные обозначения, принцип работы тиристоров.

Уметь:

- определять тип и параметры приборов по маркировке;

- выбирать нужный тиристор, пользуясь справочником;

- подключить питающие напряжения.

Тиристоры: определение, классификация.

Динисторы и тринисторы: устройство, условное обозначение, работа, ВАХ, параметры, маркировка, применение.

Лабораторная работа № 6. «Проверка исправностей полупроводниковых приборов с помощью тестера»

Самостоятельная работа:

- симмисторы.

Тема 2.4. Фотоэлектронные излучающие приборы

Знать:

- устройство, работу, условные обозначения и назначение фотоэлектронных приборов.

Уметь:

- определять тип и параметры приборов по маркировке;

- выбрать нужный прибор, пользуясь справочником;

- правильно подключить в схему.

Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводнике: поглощение света, излучение света.

Понятие о внутреннем и внешнем фотоэффекте, фото - ЭДС. Понятие о лазерах.

Фоторезисторы: устройство, работа, характеристики, маркировка и применение.

Фотодиоды и светодиоды: условные обозначения, устройство, работа, характеристики, параметры, маркировка, применение. Оптроны.

Самостоятельная работа:

- фототранзисторы и фототиристоры.

Раздел 3. Устройства отображения информации

Тема 3.1. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ)

Знать:

- устройство, назначение, основные параметры, принцип работы ЭЛТ.

Уметь:

- правильно выбрать ЭЛТ, определять чувствительность.

Электронно-лучевые трубки: назначение, классификация. ЭЛТ с электростатическим отклонением луча: устройство, назначение электродов, принцип работы, принцип фокусировки и отклонения луча.

ЭЛТ с э/магнитным отклонением луча: устройство, работа, принцип фокусировки.

Маркировка ЭЛТ. Экраны ЭЛТ.

Знакопечатающие и запоминающие ЭЛТ.

Лабораторная работа № 7. Исследование электронно-лучевой трубки.

Самостоятельная работа:

- электролюминесцентные и жидкокристаллические индикаторы.

Раздел 4. Аналоговая схемотехника

Тема 4.1. Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств (АЭУ)

Знать:

- назначение, классификацию и параметры усилительных устройств.

Уметь:

- рассчитать коэффициент усиления усилителя;

- определить ширину полосы пропускания и частотные искажения.

Общие сведения о АЭУ. Основные количественные показатели: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, коэффициент полезного действия, выходная мощность. Качественные показатели усилителя.

Самостоятельная работа:

- решение задач.

Тема 4.2. Обеспечение и стабилизация режима работы АЭУ по постоянному и переменному току

Знать:

- способы питания транзисторов;

- назначение и способы термостабилизации рабочей точки.

Уметь:

- выбрать режим работы усилителя;

- выбрать схему термостабилизации;

- рассчитывать элементы усилителя.

Режимы работы усилителей.

Способы питания биполярных и полевых транзисторов. Способы стабилизации рабочей точки. Термостабилизация режимов работы транзистора.

Практическая работа № 1. Решение задач по расчету цепей смещения транзистора.

Самостоятельная работа:

- термокомпенсация режимов работы транзистора.

Тема 4.3. Усилители

Знать:

- принцип работы усилителя;

- назначение элементов в схемах усилителей.

Уметь:

- анализировать физические процессы, происходящие в усилителе;

- делать выводы о возможных причинах возникновения неисправностей.

Предварительные каскады усиления. Однокаскадный усилитель с общим эмиттером: схема, назначение элементов, работа в исходном режиме, работа в усилительном режиме.

Самостоятельная работа:

- решение задач.

Тема 4.4. Эквивалентные схемы АЭУ

Знать:

- назначение эквивалентной схемы.

Уметь:

- анализировать работу эквивалентной схемы.

Лабораторная работа № 8. Исследование усилителя с общим эмиттером.

Самостоятельная работа:

- решение задач.

Тема 4.5. Обратная связь и ее влияние на характеристики устройства

Знать:

- виды обратной связи и ее влияние на показатели усилителя.

Уметь:

- рассчитать глубину обратной связи.

Виды обратной связи, их влияние на показатели усилителя. Усилительные каскады с последовательной ООС по току и параллельной ООС по напряжению. Схема с параллельной ООС по току. Эмиттерный повторитель. Применение общей ООС в многокаскадных усилителях.

Лабораторная работа №9. Исследование ООС в многокаскадном усилителе.

Лабораторная работа №10. Исследование усилителя с общей базой.

Лабораторная работа №11. Исследование усилителя с общим коллектором.

Практическая работа № 2. Исследование влияния глубин обратной связи на показатели усилителя.

Самостоятельная работа:

- паразитные обратные связи в усилителях.

Тема 4.6. Каскады усиления мощности

Знать:

- схемы и режимы работы оконечных усилителей.

Уметь:

- выбрать режим работы оконечного усилителя.

Многокаскадный усилитель. Межкаскадные связи и их анализ. Однотактные оконечные усилители мощности: схема, работа, показатели.

Двухтактные оконечные усилители мощности : работа в режиме классов А и В, нелинейные искажения, достоинства по сравнению с однотактными усилителями мощности.

Бестрансформаторные выходные усилители.

Предоконечные усилители: назначение, основные требования.

Фазоинверсный каскад на транзисторах с трансформаторной нагрузкой: схема, работа, достоинства и недостатки.

Фазоинверсные каскады с разделенной нагрузкой и дифференциально-эмиттерной связью: схемы, работа, применение, достоинства и недостатки.

Лабораторная работа №12. Исследование однотактного усилителя мощности.

Лабораторная работа №13. Исследование двухтактного усилителя мощности.

Самостоятельная работа:

- схема и работа двухтактного УМ в режиме класса А-В.

Тема 4.7. Каскады усиления постоянного тока (УПТ)

Знать:

- особенности УПТ.

Уметь:

- анализировать работу УПТ.

Усилители постоянного тока, УПТ с непосредственными связями. Дрейф нуля и методы его уменьшения. Дифференциальный УПТ.

Самостоятельная работа:

- УПТ с преобразованием.

Раздел 5. Основы микроэлектроники

Тема 5.1. Элементы интегральных схем

Знать:

- область применения аналоговых и гибридных микросхем.

Уметь:

- определить тип микросхемы по маркировке.

Общие сведения об интегральных микросхемах (ИМС): определение, классификация, состав, маркировка, область применения. Элементы и компоненты полупроводниковых и гибридных ИМС. Интегральные транзисторы (биполярные и полевые). П/п резисторы, конденсаторы. Изоляция элементов ИС. Достоинства и недостатки ИМС по сравнению п/п приборами.

Самостоятельная работа:

- ИМС на приборах с зарядовой связью.

Тема 5.2. Функциональная микроэлектроника

Знать:

- особенности аналоговых и цифровых микросхем.

Уметь:

- выбрать необходимую микросхему пользуясь справочными материалами.

Функциональная микроэлектроника: классификация, основные направления развития.

Аналоговые и цифровые ИМС: общие сведения, примеры применения.

Самостоятельная работа:

- параметры аналоговых и цифровых ИМС.

Тема 5.3. Цифровые электронные схемы и применение логических элементов в электротехнических устройствах

Знать:

- назначение и работу простейших цифровых схем.

Уметь:

- выбрать необходимую схему.

Элементы цифровой схемотехники. Простейшие логические схемы, электронные ключи, диодно-трехфазные логические элементы. Применение логических элементов в электротехнических устройствах.

Тема 5.4. Операционные усилители (ОУ)

Знать:

- основные параметры операционного усилителя.

Уметь:

- составлять принципиальную схему усилителя с использованием ОУ.

Операционные усилители: определение, условное обозначение, требования к ОУ, основные параметры.

Работа ОУ по инвертирующему и неинвертирующему входам. Зависимость коэффициента усиления от глубины ООС. Быстродействие ОУ и факторы, влияющие на быстродействие. Использование ОУ для аналоговой обработки и преобразования электрических сигналов.

Схемы сравнения аналоговых сигналов.

Работа, характеристика и параметры импульсных компараторов напряжения.

Лабораторная работа №14. Исследование операционного усилителя.

Самостоятельная работа:

- интегратор и дифференциатор на операционных усилителях.

Раздел 6. Импульсная техника

Тема 6.1. Переходные и формирующие цепи

Знать:

- схемы и работу RC – цепей.

Уметь:

- правильно выбрать схему.

Переходные процессы в RC-цепях. Понятие о постоянной времени RC-цепи, продолжительность и скорость переходных процессов. Дифференцирующая и интегрирующая RC цепи, работа, временные диаграммы напряжения. Влияние постоянной времени на форму выходных напряжений. Условия дифференцирования и интегрирования. Переходные RC-цепи: работа, временные диаграммы, применение. Диодные ограничители амплитуды. Последовательные диодные ограничители: с нулевым порогом ограничения, с ограничением на уровне +Е и - Е. Диодные параллельные ограничители с нулевым и ненулевым порогом ограничения. Двухсторонний ограничитель.

Лабораторная работа № 15. Исследование RC - цепей.

Лабораторная работа № 16. Исследование ключевых схем.

Лабораторная работа № 17. Исследование транзисторного ключа.

Самостоятельная работа: к

- лючи на биполярных транзисторах. Особенности ключевого режима. Схема, работа ключа в статическом режиме. Переходные процессы при переключении. Способы повышения быстродействия. Ключи на МДП транзисторах. Схема, работа ключа с резистивной нагрузкой. Схема и работа ключа на комплиментарных транзисторах. Схема и работа ключа с динамической нагрузкой..

Раздел 7. Генераторы

Тема 7.1. Генераторы импульсов

Знать:

- схемы, принцип работы, применение мультивибраторов.

Уметь:

- правильно выбрать элементы схемы.

Мультивибратор с самовозбуждением: схема, принцип работы, временные диаграммы, применение. Времязадающие конденсаторы. Ждущий мультивибратор: схема, работа, временные диаграммы, способы изменения параметров выходных сигналов.

Лабораторная работа №18. Исследование мультивибраторов.

Самостоятельная работа:

- схемы и работа мультивибраторов на ИМС.

Тема 7.2. Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (ГПН)

Знать:

- схему и работу ГПН.

Уметь:

- правильно выбрать схему.

Принцип формирования напряжений пилообразной формы. Генераторы пилообразного напряжения: схема, работа, временные диаграммы, параметры. Способы повышения нелинейности выходного напряжения. Генераторы пилообразного тока.

Лабораторная работа №19. Исследование генератора развертки.

Самостоятельная работа:

- генератор пилообразного тока на операционном усилителе.

Тема 7.3. Кварцевые генераторы синусоидальных колебаний

Знать:

- физические основы работы генератора;

- условия самовозбуждения.

Уметь:

- правильно выбрать элементы схемы.

Физические основы работы генератора синусоидальных колебаний. Условия самовозбуждения генераторов. Разновидности схем автогенераторов, кварцевые автогенераторы.

Лабораторная работа №20. Исследование генератора гармонических колебаний.

Самостоятельная работа:

- RC-автогенераторы: схема, работа, применение.

Раздел 8. Типовые электронные устройства

Тема 8.1. Выпрямители, преобразователи, инверторы

Знать:

- назначение, схемы и работу выпрямителей.

Уметь:

- правильно выбрать схему.

Разновидности выпрямительных схем, работа, применение. Преобразователи и инверторы.

Лабораторная работа № 21. Исследование схем выпрямителя.

Самостоятельная работа:

- работа с конспектом.

Тема 8.2. Защита электронных устройств

Знать:

- назначение и работу схем защиты.

Уметь:

- правильно выбрать схему.

Необходимость защиты элементов электронных схем от коротких замыканий. Схемы защиты электронных устройств от перенапряжения.

Самостоятельная работа:

- работа с конспектом.

4. Перечень литературы и средств обучения:

4.1. Основная литература:

1. и др. «Электонные приборы и усилители». М. Радио и связь.1987г.

2. «Электронные приборы» М. Энергия 1979г.

3. «Электронные приборы» М. Связь. 1977г.

4. , «Электронные и полупроводниковые приборы ». М. Энергия. 1971г.

5. «Усилители в радиоэлектронном оборудовании воздушных судов». М. Радио и связь. 1990г.

6. «Основы Электроники». 1989г.

7. «Усилительные устройства». М. Транспорт 1982г.

8. « Транспортные усилители». Воениздат. М. 1984г

9. « Микросхеиы и их применение» М. 1984г.

10. , «Импульсная техника». М. Высшая школа. 1985г.

11. Терещук «Справочник радиолюбителя» М. «Наука». 1976г.

12. и др. «Основы автоматики, импульсной и вычислительной техники». Радио и связь М. 1987г.

13. « Обратные связи в усилителях». М. Радио и связь. 1983г.

14. «Основы радиотехники и антенн». ч.1 «Основы радиотехники». М. Советское радио. 1976г.

4.2. Средства обучения

1.  Плакаты

2.  Лабораторные столы

3.  Осциллографы С1-73

4.  Милливольтметры В3-38

5.  Звуковые генераторы Г3-36

6.  Вольтамперметры С-20

7.  Образцы электронных приборов