Рабочая программа дисциплины практическая электроника направление подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 190.91kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 234.78kb.
- Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки, 193.88kb.
- Рабочая программа дисциплины «теоретические основы теплотехники» Направление подготовки, 554.69kb.
- Рабочая программа дисциплины «Техническая термодинамитка» Направление подготовки, 804.99kb.
- Рабочая программа дисциплины Физика, ен. Ф. 03 направление подготовки, 491.56kb.
- М. А. Сёмкин 2010 г. Рабочая программа, 290.2kb.
- Рабочая программа дисциплины «Компьютерная диагностика» Направление подготовки, 209.63kb.
- Рабочая программа дисциплины технические измерения и приборы Направление подготовки, 496.12kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ в г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФАВТ ______________ Ю.М.Вишняков
"_____"__________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Направление подготовки
230100.62 «Информатика и вычислительная техника»
Профиль подготовки
Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
г. Таганрог
2011
- Цели освоения дисциплины
Целью освоения модуля “Практическая электроника” является обеспечение студентов более углублёнными теоретическими знаниями и практическими навыками в области проектирования, моделирования и экспериментального исследования электронных устройств автоматизированных информационно-управляющих систем и комплексов.
Освоение дисциплины “Практическая электроника” способствует более глубокому освоению специальных дисциплин профессионального цикла ООП по профилю «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы», и тем самым реализации общих целей ФГОС ВПО и ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»:
- удовлетворение потребностей личности в профессиональном, культурном и нравственном развитии путём получения первой ступени высшего образования в области автоматизированных управляющих систем и комплексов;
- формирование профессиональных компетенций, необходимых для эффективной и успешной деятельности в области проектирования на современной элементной базе информационно-управляющих систем и комплексов;
- удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путём подготовки бакалавра в области информатики и вычислительной техники по профилю «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы», способных принимать и выполнять проектные решения, ориентироваться в элементной базе высокого уровня интеграции, умеющих моделировать как отдельные блоки, так и системы в целом,
а также будет способствовать достижению локальных целей профиля подготовки «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы»:
- 1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных автоматизированных информационно-управляющих систем и комплексов при формулировании и решении инженерных задач;
- 2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи исследования, проектирования, разработки, настройки, тестирования и эксплуатации современных автоматизированных информационно-управляющих систем и комплексов в различных областях профессиональной деятельности, а также задачи планирования и проведения экспериментальных исследований свойств и характеристик данных систем.
- Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина “Практическая электроника” входит в цикл профессиональных дисциплин. Дисциплины “Математика”(Б.2), “Физика”(Б.2) и “Информатика”(Б.2) предшествуют изучению дисциплины “Практическая электроника”. Для успешного усвоения материала дисциплины “Практическая электроника” обучающийся должен
знать:
– фундаментальные законы природы, основные физические законы в области электричества и магнетизма; механизм электропроводности металлов и полупроводников;
– основы математического анализа: дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, линейную алгебру, комплексные числа и функции комплексное переменной, преобразование Лапласа;
– основы технологии работы на ПК в современных операционных средах;
уметь:
– применять математические методы, физические законы и вычислительную технику для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера;
владеть:
– численными методами решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений;
– навыками выполнения операций над комплексными числами в различной форме их представления;
– навыками выполнения физических экспериментов и оценивания их результатов.
Знания и умения, полученные при освоении дисциплины “Практическая электроника”, используется при изучении дисциплин “Схемотехника”(Б.3), “ЭВМ и периферийные устройства”(Б.3), “Сети и телекоммуникации”(Б.3), частично в “Метрологии, стандартизации и сертификации”(Б.3).
- Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Изучение дисциплины «Практическая элекроника» способствует формированию профессиональной компетенции ПК-6 – обоснованно принимать проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
знать:
– устройство, физические процессы, характеристики и параметры, математические и электрические модели электронных приборов, элементов и компонентов интегральных микросхем, принципы построения, основные схемотехнические решения аналоговых устройств электроники, их основные параметры и характеристики, основы анализа и математического описания, особенности реализации, области применения;
уметь:
– рассчитывать различными методами активные электронные устройства, выбирать оптимальный метод расчёта переходных процессов при стандартных воздействиях, давать физическую трактовку полученным результатам;
– обоснованно выбирать полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы при разработке несложных устройств электроники, с учетом требований к системам и комплексам, выбирать на рынке электронных услуг необходимые блоки и компоненты, прочесть и осмыслить готовые схемотехнические решения, выполнять расчеты режимов работы, характеристик и параметров несложных электронных устройств;
владеть:
– электротехнической терминологией (название, понятие, обозначение, единицы измерения и соотношения между ними);
–методами анализа электронных устройств во временной и частотной областях;
– навыками анализа, расчёта и экспериментального исследования на макетах или в различных программных средах схемотехнического проектирования, например, в средах Multisim, Micro Cap и др.
- Структура и содержание дисциплины “Практическая электроника”
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 4 зачётных единиц, 144 часа.
| Вид учебной работы | Всего часов |
| Общая трудоемкость дисциплины | 144/4 3ЕТ |
| Аудиторные занятия: | 68 |
| - лекции | - |
| - практические занятия | 34 |
| - лабораторные работы | 34 |
| - другие виды аудиторных занятий | - |
| Самостоятельная работа | 76 |
| Курсовая работа | - |
| Контроль самостоятельной работы | 7 |
| Аттестация | зачет(6 семестр) |
- Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Раздел дисциплины “Практическая электроника” | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоёмкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | ||||
| лек | лаб | пр | СРС | КСР | | ||||
| 1 | 2 | 6 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | | 9 |
| | Модуль 1 | | | 0 | 18 | 20 | 38 | 3 | зачёт |
| 1 | Полупроводниковые приборы и их применение | 6 | 1, 2 | 0 | 4 | 4 | 6 | - | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 2 | Полевые и биполярные транзисторы. Усилители с обратной и без обратной связи | 6 | 3, 4 | 0 | 4 | 4 | 8 | - | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам, отчетность по лабораторной работе. |
| 3 | Операционные усилители (ОУ): типы, параметры, характеристики. Базовые схемы на ОУ | 6 | 5, 6 | 0 | 4 | 4 | 8 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 4 | Источники тока и преобразователи на ОУ. Схемотехника решающих устройств на ОУ | 6 | 7, 8 | 0 | 4 | 4 | 8 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 5 | Аналоговые компараторы (однопороговые – без гистерезиса) и компараторы с гистерезисом (двухпороговые) | 6 | 9, 10 | 0 | 2 | 4 | 8 | 1 | Рейтинг-контроль №1 (9 нед.): письменная контрольная работа, защита – собеседование по домашнему заданию №1. |
| | Модуль 2 | | | | 16 | 14 | 38 | 4 | |
| 6 | Генераторы синусоидальных колебаний. Схемотехника, анализ. Интегральный таймер 555 и его применение | 6 | 11, 12 | 0 | 4 | 2 | 8 | - | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 7 | Преобразователи напряжения (тока) в частоту колебаний, преобразователи напряжения (тока) в период колебаний | 6 | 13, 14 | 0 | 4 | 4 | 10 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 8 | Схемотехника линейных стабилизаторов напряжения. Анализ, расчёт | 6 | 15, 16 | 0 | 4 | 4 | 10 | 1 | письменная контрольная работа, собеседования по практическим занятиям и лабораторным работам |
| 9 | Импульсные стабилизаторы напряжения, принцип работы., схемотехника | 6 | 17, 18 | 0 | 4 | 4 | 10 | 2 | Рейтинг-контроль №2: письменная контрольная работа №2, защита-собеседование по домашнему №2. |
| | | | | | | | | | |
5. Образовательные технологии
В рамках обучения по дисциплине «Практическая электроника» проводятся лабораторные и практические занятия. Лекции – информационные с использованием компьютерной и проекционной техники. При проведении лабораторных и практических занятий используются как традиционные формы их проведения, так и технологии проблемного обучения. Эта технология наиболее целесообразна при проведении занятий с использованием программной среды Multisim 9. Опыт применения технологии «мастер-класс» (лектор демонстрирует на практических занятиях детальное пошаговое решение задач) показал эффективность такого метода при обучением студентов с разным уровнем школьной подготовки.
Проводятся занятия в интерактивной форме для реализации компетентностного подхода в учебном процессе, используется интерактивная форма занятий: компьютерная симуляция, деловые игры, разбор конкретных ситуаций и др. Для дисциплины «Практическая электроника» такие формы эффективно используются при проведении лабораторных и практических занятий с использованием программной среды Multisim. В такой среде сравнительно просто реализовать деловую игру, связанную с изменением параметров электрической цепи (схемы). Такие занятия могут проводиться как под руководством преподавателя (с целой группой) так и самостоятельно (студенческими бригадами в составе двух-трех человек). Объём – 54 часа.
Самостоятельная работа студентов (СРС) включает внеаудиторную самостоятельную работу студентов, направленную на повышение качества обучения углубления и закрепления знания студентов развития аналитических навыков по проблематики учебной дисциплине, активизацию учебно-познавательной деятельности студентов и снижения аудиторной нагрузки. Часть программного материала выносится для самостоятельного внеаудиторного изучения с последующим текущем или итоговым контролем знаний на занятиях или зачете.
Формы контроля СРС включают: устную беседу-консультацию с преподавателем по теме домашнего задания, раздела лекционного материала, по результатам выполнения лабораторных работ, рекомендации в подборе литературы. Технология обучения предусматривает также подготовку студентов для командной работы над комплексной темой с распределением функций и ответственности между ними.
- Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Текущий контроль осуществляется в течение семестра в виде устных опросов по пройденному лекционному материалу, письменных контрольных работ, защит лабораторных работ. Промежуточный контроль состоит из двух рейтингов контролей на 9 и 18 неделях семестра. Для студентов не прошедших рейтинг-контроль в установленные сроки по уважительной причине, предусмотрено проведение дополнительных занятий на 18 неделе. Итоговый рейтинг-контроль проводится в виде экзамена. Формы проведения: собеседование и в виде ответов (после подготовки) на вопросы экзаменационных билетов. Число вопросов в билете не более трех.
Оценивание результатов контролей промежуточного и итогового (зачета, экзамена) осуществляется в соответствии с методикой, определяемой системой РИТМ ТТИ ЮФУ, которая использует 100-балльную оценку.
Рейтинг и итоговая дифференциальная оценка по учебной дисциплине
Промежуточный и суммарный (рубежный или итоговый) рейтинг по дисциплине
| Рейтинг первого контроля | Рейтинг второго контроля | Рейтинг третьего Контроля (Экзамен) | Суммарный (рубежный или итоговый) рейтинг | ||||
| макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. |
| 24 | 13 | 24 | 13 | 52 | 29 | 100 | 55 |
Рейтинг и итоговая дифференциальная оценка по дисциплине
| Дифференциальная оценка | Отлично | Хорошо | Удовлетворительно | Неудовлетворительно |
| Рейтинг (в баллах системы РИТМ) | 100-85 | 84-70 | 69-55 | Менее 55 |
| Обозначение оценки в системе ECTS | A | C | E | F |
6.1 Лабораторные занятия по дисциплине «Практическая электроника» (Семестр 6)
6.1.1 Модуль 1.
| 1. Лабораторная работа №1. Схемотехника устройств на диодах и транзисторах (ограничители, усилители, выпрямители) |
| 2. Лабораторная работа №2. Усилители на транзисторах с обратной связью в широком диапазоне частот. |
| 3. Лабораторная работа №3. Операционные усилители (ОУ). Схемотехника устройств на ОУ с обратными связями. Усилители постоянного и переменного тока, источники тока. |
| 4. Лабораторная работа №4. Линейные решающие устройства на ОУ для реализации математических операций. |
6.1.2 Модуль 2.
| 5. Лабораторная работа №5. Параметрические и компенсационные стабилизаторы. |
| 6. Лабораторная работа №6. Преобразователи напряжение(ток) – частота и напряжение(ток) – время. |
| 7. Лабораторная работа №7. Цифрово–аналоговые преобразователи. |
| 8. Лабораторная работа №8. Аналогово-цифровые преобразователи. |
| 9. Лабораторная работа №9. Оптоэлектронные приборы и устройства. |
6.2 Темы практических занятий по дисциплине «Практическая электроника»
6.2.1 Модуль 1.
| 1. Полупроводниковые диоды, стабилитроны, транзисторы. |
| 2. Однофазовые неуправляемые и управляемые выпрямители. |
| 3. Полевые и биполярные транзисторы. Модели. Параметры и характеристики. |
| 4. Транзисторные усилители без обратной и с обратной связью. Примеры расчетных схем. |
| 5. Операционные усилители: схемотехника, разновидности, параметры и характеристики. |
| 6. Источники тока, преобразователи напряжение-ток(ток-напряжение на операционных усилителях(ОУ)). |
| 7. Решающие устройства на основе ОУ (интеграторы, дифференциаторы, логарифматоры, сумматоры, прецизионные усилители и др.). Схемотехника, расчет потребностей. |
| 8. Аналоговые компараторы (Однопороговые без гистерезиса) и компараторы с гистерезисом (двухпороговые). |
6.2.2 Модуль 2.
| 9. Автоколебательные генераторы прямоугольных и треугольных колебаний. Ждущие генераторы прямоугольных импульсов и пилообразных колебаний. Анализ схем. |
| 10. Генераторы синусоидальных колебаний: а) типа LC, б)типа RC. Схемотехника, анализ. Причины нестабильности и пути ее уменьшения. |
| 11. Интегральный таймер 555(КРТ006ВИ1) и его применение в схемах генераторов импульсов. |
| 12. Преобразователи напряжения(тока) в частоту колебаний. Схемотехника. Анализ. |
| 13. Преобразователи напряжения(тока) в период колебаний. Схемотехника. Анализ. |
| 14. Интегральные схемы линейных стабилизаторов напряжения. Схемотехника. Схемы защиты от перегрузки по току. Пример расчета. |
| 15. Импульсные стабилизаторы. Принцип работы. Достоинства, Схемотехника. Пример расчета. |
| 16. Активные фильтры : схемотехника, аппроксимация, реализация. |
| 17. Примеры расчета фильтров : ФНЧ, ПФ, ФВЧ. |
7.1 Основная литература.
1. Щука А.А, Электроника [Текст] : учебное пособие для студентов вузов/ А.А. Щука,- 2-е изд. – СПБ: БХВ – Петербург 2008 – 739с.
2. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Кн. 1: 450 полезных схем / М.А. Шустов – Н.Альтекс, 2003 – 352с.
3. Кошкаров А.П. Современная электроника в новых практических схемах [Текст] / А.П. Кошкаров – Ростов Н/Д: Феникс, 2008 – 282с.
4. Христич В.В. Электроника. Тексты лекций. –Таганрог: издательство ТРТУ, 2002 – 203с.
5. Христич В.В. Лабораторный практикум по курсу «Электроника». – Таганрог: Издательство ТТИ ЮФУ 2009 – 148с.
6. Марченко А.Л., Освальд С.В.. Лабораторный практикум по электронике и электротехнике в среде Multisim. Учебное пособие для вузов – ДМК Пресс, 2010 – 448с.
7. Кардашев Г.А. Виртуальная электроника[Текст]: компьютерное моделирование аналоговых устройств – Г.А. Кардашев. – М: Горячая линия – телефон, 2009 – 260с.
7.2 Дополнительная литература.
1.Яннини Б. Удивительные электронные устройства [Текст] / Б. Яннини, пер.с англ. С.О. Махаладзе. – М.: NT Press, 2009 – 397с.
2.Ритхор Т.С. Цифровые измерения: методы и схемотехника /Т.С Ритхор: пер. с англ. Ю.А. Заболотной. – М: Техносфера, 2004 – 371с.
3. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания [Текст]: схемотехника и расчет: учебное пособие / Е.Н. Гейтенко. – М.: СОЛОН – Пресс, 2008 – 445с.
4. Хорович П., Хилл У. Искусство схемотехники [Текст]: / П. Хорович, У. Хилл: пер. с англ. Б.Н. Бронина (и др.) – 7-е изд. – М.: СОЛОН – Пресс, 2008 - 404с.
5. Корис Р. Справочник инженера – схемотехника [Текст] / Р. Корис, Х. Шмидт-Вольтер: пер. с англ. Ю.А. Заболотной под ред. Е.Л. Свинцова. – М.: Техносфера, 2008. – 604с.
7.3. Программное обеспечение
1. Matlab.
2. Micro-Cap.
3. Multisim.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
В лаборатории электроники имеется 12 рабочих мест, оборудованных универсальными лабораторными стендами, измерительной аппаратурой и компьютерами.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» по профилю подготовки «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы» .
Автор к.т.н., доцент Григорьев В.С.
Зав. кафедрой САУ д.т.н., профессор Финаев В.И.
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол №1.