Радиоэлектронника (стр. 3 )

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
обязательные	дополнительные
Модуль 1			1 - 5
1.1	Предмет и основные понятия радиоэлектроники. Краткий исторический обзор. Роль радиоэлектроники в современной науке и технике, основные применения, тенденции развития.	Проработка лекций.			0	0-0
1.2	Классификация сигналов. Непрерывные и дискретные сигналы, узкополосные и широкополосные, детерминированные и случайные, псевдослучайные сигналы.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			3	0-2
1.3	Частотные спектры периодических и непериодических сигналов. Преобразования Фурье и Лапласа.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			10	0-5
1.4	Природа шумов в радиоэлектронных устройствах. Тепловой, дробовой и 1/f-шум, другие виды шумов. Помехи.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			2	0-1
	Всего по модулю 1:	15	0-8
Модуль 2			6 - 12
2.1	Элементы пассивных цепей. Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Условия квазистационарности. Комплексный метод анализа линейных цепей.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			4	0-3
2.2	Дифференцирующая и интегрирующая цепи, колебательный контур, фильтры. Спектральные и переходные характеристики. Линейные цепи с распределенными параметрами. Телеграфные уравнения. Волновое сопротивление. Согласование линий. Волноводы.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			8	0-4
2.3	Полупроводниковые приборы. Свойства p-n перехода. Диоды, их разновидности (стабилитроны, варикапы, туннельные диоды и др.)	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			4	0-2
2.4	Биполярные транзисторы. Модель биполярных транзисторов. Описание свойств транзистора как четырехполюсника с помощью h - параметров. Полевые транзисторы, их разновидности. Интегральные микросхемы.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			5	0-3
	Всего по модулю 2:	21	0-12
Модуль 3			13 - 18
3.1	Классификация усилителей, основные понятия. Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах. Основные характеристики усилительного каскада: амплитудная, амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, входное и выходное сопротивления, паразитные параметры. Резонансные усилители, широкополосные усилители, усилители постоянного тока, усилители мощности. Обратная связь в усилителях. Дифференциальный каскад. Операционный усилитель (ОУ). Применения ОУ (сумматоры, активные фильтры, и другие).	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			5	0-3
3.2	LC- и RC-генераторы гармонических колебаний. Баланс амплитуд и фаз, мягкий и жесткий режим самовозбуждения. Стабильность частоты. Релаксационные генераторы. Генерирование колебаний в УКВ, СВЧ и оптическом диапазонах.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			4	0-2
3.3	Прохождение гармонического сигнала через нелинейную цепь. Умножение частоты. Модуляция и детектирование. Спектры сигналов с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Амплитудный и частотный детектор. Синхронный детектор. Преобразование частоты. Супергетеродинный приемник.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			5	0-3
3.4	Понятие о дискретизации и квантовании сигналов, теорема Котельникова. Логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ», их физическая реализация. Элементы цифровой памяти. Триггеры, регистры, счетчики. Сумматоры. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Структура ЭВМ. Микропроцессоры.	Решение задач. Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания. Проработка лекций.			4	0-2
	Всего по модулю 3:	18	0-10
	ИТОГО:	54	0-30

4.  Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

Таблица 5.

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

Темы дисциплины, необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1.1

1.2

1.3

1.4

2.1

2.2

2.3

2.4

3.1

3.2

3.3

3.4

1.

Практикум по электронике и схемотехнике

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

2.

Физическая электроника

Х

Х

Х

Х

Х

3.

Полупроводниковая электроника

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

4.

Статистическая радиофизика

Х

Х

Х

Х

5.

Физика и техника СВЧ

Х

Х

Х

Х

Х

Х

6.

Распространение электромагнитных волн

Х

Х

Х

Х

7.

Методы модуляции и приёма электромагнитного излучения

Х

Х

Х

Х

8.

Микропроцессоры

Х

Х

5.  Содержание дисциплины.

Модуль 1

Тема 1.1

Введение

§  Предмет и основные понятия радиоэлектроники. Краткий исторический обзор. Роль радиоэлектроники в современной науке и технике, основные применения, тенденции развития.

Тема 1.2

Сигналы

§  Классификация сигналов. Непрерывные и дискретные сигналы, узкополосные и широкополосные, детерминированные и случайные, псевдослучайные сигналы.

Тема 1.3

§  Частотные спектры периодических и непериодических сигналов. Преобразование Фурье и Лапласа.

Тема 1.4

§  Природа шумов в радиоэлектронных устройствах. Тепловой, дробовой и 1/f-шум, другие виды шумов. Помехи.

Модуль 2

Тема 2.1

Линейные пассивные цепи

§  Определение. Элементы пассивных цепей. Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Условия квазистационарности. Комплексный метод анализа линейных цепей.

§  Дифференцирующая и интегрирующая цепи, колебательный контур, фильтры. Спектральные и переходные характеристики.

Тема 2.2

§  Линейные цепи с распределенными параметрами. Телеграфные уравнения. Волновое сопротивление. Согласование линий. Волноводы.

Тема 2.3

Элементная база радиоэлектронных схем

§  Полупроводниковые приборы. Свойства p-n перехода.

§  Диоды, их разновидности (стабилитроны, варикапы, туннельные диоды и др.)

Тема 2.4

§  Биполярные транзисторы. Модель биполярных транзисторов. Описание свойств транзистора как четырехполюсника с помощью h - параметров.

§  Полевые транзисторы, их разновидности.

§  Интегральные микросхемы.

Модуль 3

Тема 3.1

Усилители электрических сигналов

§  Классификация усилителей, основные понятия. Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах. Основные характеристики усилительного каскада: амплитудная, амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, входное и выходное сопротивления, паразитные параметры.

§  Резонансные усилители, широкополосные усилители, усилители постоянного тока, усилители мощности.

§  Обратная связь в усилителях.

§  Дифференциальный каскад. Операционный усилитель (ОУ). Применения ОУ (сумматоры, активные фильтры, и другие).

Тема 3.2

Генерирование колебаний

§  LC - и RC-генераторы гармонических колебаний. Баланс амплитуд и фаз, мягкий и жесткий режим самовозбуждения. Стабильность частоты.

§  Релаксационные генераторы.

§  Генерирование колебаний в УКВ, СВЧ и оптическом диапазонах.

Тема 3.3

Нелинейные преобразования сигналов

§  Прохождение гармонического сигнала через нелинейную цепь. Умножение частоты. Модуляция и детектирование. Спектры сигналов с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Амплитудный и частотный детектор. Синхронный детектор.

§  Преобразование частоты. Супергетеродинный приемник.

Тема 3.4

Основы цифровой радиоэлектроники

§  Понятие о дискретизации и квантовании сигналов, теорема Котельникова.

§  Логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ», их физическая реализация. Элементы цифровой памяти. Триггеры, регистры, счетчики. Сумматоры. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

§  Структура ЭВМ. Микропроцессоры.

6.  Планы семинарских занятий.

Модуль 1. Тема 1.2.

§  Классификация и способы описания сигналов.

Тема 1.3.

§  Расчёт частотных спектров периодических и непериодических сигналов.

§  Преобразование Фурье и Лапласа.

§  Теоремы о спектрах.

Тема 1.4.

§  Расчёт шумов в радиоэлектронных устройствах.

Модуль 2. Тема 2.1.

§  Расчёт электрических цепей с сосредоточенными параметрами. Метод комплексных амплитуд.

§  Расчёт спектральных и переходных характеристик простых RCL цепей.

Тема 2.2.

§  Расчёт линейных цепей с распределенными параметрами.

Тема 2.3.

§  Полупроводниковые диоды и их применение.

Тема 2.4.

§  Эквивалентные схемы биполярных и полевых транзисторов.

Модуль 3. Тема 3.1.

§  Расчёт параметров усилительных каскадов.

§  Применение операционных усилителей.

Тема 3.2.

§  Расчёт параметров и режимов LC - и RC-генераторов гармонических колебаний.

Тема 3.3.

§  Расчёт нелинейных радиоэлектронных цепей.

Тема 3.4.

§  Расчёт и анализ простых цифровых устройств.

7.  Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Учебным планом ООП не предусмотрен.

8.  Примерная тематика курсовых работ.

Учебным планом ООП курсовые работы не предусмотрены.

9.  Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Основной вид самостоятельной работы студентов заключается в выполнении практических заданий по применению изучаемых в рамках курса «Радиоэлектроника» основных физических понятий, моделей, законов и формул с целью развития и закрепления требуемых знаний, умений и навыков.

Предоставление студентам заданий для самостоятельной работы, а также контроль их выполнения осуществляется на семинарских занятиях.

9.1.  Список тем обязательных заданий для самостоятельной работы (в списке возможны изменения при сохранении общего объёма и тематики заданий).

Модуль 1.

-  Классификация и способы описания сигналов.

-  Расчёт частотных спектров периодических и непериодических сигналов.

-  Преобразование Фурье и Лапласа.

-  Теоремы о спектрах.

-  Расчёт шумов в радиоэлектронных устройствах.

Модуль 2.

-  Расчёт электрических цепей с сосредоточенными параметрами. Метод комплексных амплитуд.

-  Расчёт спектральных и переходных характеристик простых RCL цепей.

-  Расчёт линейных цепей с распределенными параметрами.

-  Полупроводниковые диоды и их применение.

-  Эквивалентные схемы биполярных и полевых транзисторов.

Модуль 3.

-  Расчёт параметров усилительных каскадов.

-  Применение операционных усилителей.

-  Расчёт параметров и режимов LC - и RC-генераторов гармонических колебаний.

-  Расчёт нелинейных радиоэлектронных цепей.

-  Расчёт и анализ простых цифровых устройств.

9.2.  Примерные задания для контрольной работы:

§  Имеется импульсный сигнал v(t) прямоугольной формы длительностью τ = 5 мкс и амплитудой U0 = 15 В. Начало отсчёта времени совпадает с фронтом импульса. Записать аналитическое выражение этого сигнала.

Ответ: , где σ(t) – функция Хевисайда.

§  Определить спектр (в виде ряда Фурье) сигнала, представляющего собой результат двуполупериодного выпрямления гармонического сигнала частотой Ω и единичной амплитуды.

Ответ: .

§  Найти частотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) Г-образного четырехполюсника, собранного из элементов: резистора с сопротивлением R = 5.кОм, катушки индуктивности L = 0.1 Гн и конденсатора емкости C = 0.2 мкФ.

Ответ: ,

§  Полевой p-канальный транзистор с управляющим p-n­-переходом включён в усилительный каскад по схеме с общим истоком. Резистор нагрузки R = 10 кОм. Максимальные значения тока стока и крутизны равны, соответственно, Ic макс = 2 мА и Sмакс = 2 мА/В. Определить напряжение отсечки транзистора Uотс и коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада KU при напряжении затвор-исток UЗИ = 0,5 В.

Ответ: Uотс = 2 В, KU = 15.

§  Используя минимальное количество базовых логических элементов («И», «ИЛИ», «НЕ»), реализовать логическую функцию «Исключающее ИЛИ».

Ответ:

.

9.3.  Примерные вопросы к экзамену

1.  Радиоэлектроника. Общие понятия.

2.  Особенности излучения и распространения радиоволн.

3.  Радиоэлектронные системы.

4.  Сигналы и их классификация.

5.  Спектры периодических сигналов. Преобразование Фурье.

6.  Спектры непериодических сигналов. Преобразование Лапласа.

7.  Связь между спектрами периодических и непериодических сигналов.

8.  Свойства преобразования Фурье и Лапласа (теоремы о спектрах).

9.  Случайные сигналы. Виды распределений.

10.  Случайные сигналы. Моментные функции. Свойство эргодичности.

11.  Случайные сигналы. Спектральная плотность мощности.

12.  Шумы в радиоэлектронных устройствах.

13.  Идеализированные элементы радиоэлектронных цепей.

14.  Модели пассивных элементов радиоэлектронных цепей.

15.  Классификация радиоэлектронных цепей и способы их описания.

16.  Основные параметры радиоэлектронных цепей.

17.  Частотные характеристики радиоэлектронных цепей (RC цепи).

18.  Линейные цепи с распределенными параметрами.

19.  Резонансные цепи. Колебательный контур.

20.  Резонансные явления в связанных контурах.

21.  Собственные и примесные полупроводники. Электронная и дырочная проводимости.

22.  Электрические переходы.

23.  Основные параметры p-n перехода.

24.  Полупроводниковые диоды.

25.  Биполярный транзистор. Схемы включения.

26.  Биполярный транзистор как четырехполюсник. h-параметры.

27.  Полевые транзисторы.

28.  Усилители электрических сигналов. Выбор рабочей точки.

29.  Обратная связь в усилителях.

30.  Дифференциальные усилители.

31.  Операционные усилители.

32.  Генераторы гармонических колебаний. Принцип работы и основные параметры.

33.  Амплитудная модуляция сигналов.

34.  Частотная и фазовая модуляция сигналов.

35.  Детектирование сигналов.

36.  Логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ», их физическая реализация.

10.  Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки для реализации компетентностного подхода предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм образовательных технологий: лекционные чтения, проведение семинарских занятий, разбор задач и внеаудиторная работа в учебно-научных лабораториях.

11.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

11.1.  Основная литература

Манаев радиоэлектроники. - 3-е изд, перераб. и доп.. - М.: Радио и связь, 19с. Першин радиоэлектроники и схемотехники: учебное пособие для студентов вузов. – Ростов н/Д: Феникс, 20с. Основы радиоэлектроники. Под ред. - М.: Изд. МАИ, 1993. – 414 с.

11.2.  Дополнительная литература:

, Гусев : Уч. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1982. Баскаков цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1983. Войшвилло устройства. Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь. 1983. Ногин электронные устройства: Уч. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1992. Степаненко теории транзисторов и транзисторных схем. М., «Энергия», 1977. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. Искусство схемотехники: В 3-х томах Пер. с англ. - 4 изд.,перераб. и доп, - М.: Мир, 1993. Й. Янсен. Курс цифровой электроники. М., «Мир», 1987. , Коломбет, . Применение прецизионных ана­логовых микросхем.–2-е изд., перераб. и доп.–М.: Радио и связь, 1985.

11.3.  Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

1.  eLIBRARY – Научная электронная библиотека (Москва) http://*****/

2.  Единое окно доступа к образовательным ресурсам: http://window. *****/window/

3.  Федеральный портал «Российское образование»: http://www. *****/

12.  Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лекционная аудитория с доской мелом, лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, компьютерный класс для практических занятий.

Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ____________________ «___»_______________201 г.

Заведующий кафедрой ___________________/___________________/

О.