Самостоятельная работа студентов

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

 

по дисциплине «Электроника»

 

для специальности 220301 - «Автоматизация технологических процессов и производств»

специализация - «Компьютерные системы управления в производстве и бизнесе»

 

(заочная форма обучения)

 

 

2006 г.

Разработана в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (Регистрационный номер 514 тех/дс от 28.02.01 г.).

 

Программу составил: Солонин Е.В., доцент кафедры «АРТ»

 

Обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация и робототехника»

 

Заведующий кафедрой APT ___________«___»_________ 2006 г. В.Г. Хомченко

 

Начальник УМУ_____________«___»_______2006 г. А.Б. Яковлев

 

 

Цели и задачи дисциплины

 

Дисциплина "Электроника" обеспечивает теоретическую подготовку студентов и про­ектированию автоматических технологических систем и устройств автоматического управ­ления. Знания, полученные в результате изучения дисциплины, используются студентами при изучении курса «Электромеханические системы», «Микропроцессорные устройства сис­тем управления», «Приводы автоматизированного оборудования», «Системы автоматизации управления».

 

2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной
дисциплины

 

Студент должен знать

 

- основные понятия и термины, относящиеся и электронным устройствами;

- современную базу, конструкцию, принцип действия, параметры и свойства электрон­ных устройств;

- схемотехнику, принцип действия и характеристики основных аналоговых, импульс­ных и цифровых устройств;

- методику расчета основных схем систем управления.

 

Студент должен уметь

 

- разбираться в принципиальных схемах электронных устройств;

- производить проектирование и расчет электронных устройств автоматики;

- работать со справочной литературой, производить выбор электронных приборов по заданным параметрам;

- правильно составлять и оформлять проектно-конструкторскую документацию при проектировании электронных устройств систем управления.

 

Студент должен иметь представление

 

- о преобразованиях сигнала в линейных и нелинейных электрических цепях;

- о типовых электронных узлах систем управления;

- об основных, типовых видах преобразования информации в системах управления;

- о снятии характеристик и поиске неисправностей в электронных схемах систем управления;

- о рациональном, помехоустойчивом конструировании узлов систем управления;

- об использовании ЭВМ для расчета, исследования и проектирования электронных узлов систем управления.

 

Объем дисциплины и виды учебной работы в часах

 

Вид занятий	Всего (час.)	Семестры
Всего аудиторных занятий:
Лекции
Практические занятия (семинары)
Лабораторные работы
Самостоятельная работа:
Курсовой проект
Рефераты
Домашнее задание
Всего по дисциплине
Вид итогового контроля	Экзамен	Зачет	Экзамен

 

Содержание дисциплины по разделам

 

4.1. Элементы электронных схем систем управления.

4.2. Аналоговые электронные схемы.

4.3. Импульсные устройства.

4.4. Цифровые электронные схемы.

4.5. Источники питания.

 

Содержание разделов дисциплины по видам учебных занятий

Содержание курса лекций

 

№ раздела	Содержание лекционного курса	Часы
	Введение Прошлое, настоящее и будущее электронной техники. Роль электроники в создании интегрированных систем управле­ния технологическими процессами. Социально-экономические ас­пекты создания, развития производства и эффективного использова­ния электронной техники в народном хозяйстве. Назначение электронных устройств в системах управления. Функцио­нальное преобразование, генерирование и усиление сигналов. Логи­ческие и арифметические операции. Основные термины и определе­ния. Примеры структурных схем систем управления. Элементы пассивных цепей. Резисторы. Назначение резисторов в электронных схемах. Классификация. Ос­новные параметры. Температурная зависимость. Обозначение на электронных схемах. Маркировка Постоянные и переменные рези­сторы. Конструкция. Конденсаторы. Назначение конденсаторов в электронных схемах. Классификация по типу диэлектрика Основные параметры. Температурная зависи­мость. Обозначение на электронных схемах. Маркировка Постоянные и переменные конденсаторы. Конструкция. Катушки индуктивности. Назначение катушек индуктивности в электрических схемах. Класси­фикация. Типы намоток. Катушки с сердечником. Экранирование катушек. Основные параметры. Обозначение на принципиальных схемах. Электронные приборы. Полупроводниковые диоды. Принцип действия p-n-перехода Конструкция полупроводниковых диодов. Выпрямительные диоды, стабилитроны, туннельные, обра­щенные диоды, варикапы, фотодиоды, светодиоды. Характеристики и основные параметры диодов. Условные обозначения на принципи­альных схемах. Маркировка. Биполярные транзисторы. Принцип действия. Классификация по частоте и мощности. Вольтамперные характеристики Система h - параметров. Основные пара­метры транзисторов. Условные обозначения на принципиальных схемах. Маркировка. Температурные зависимости параметров тран­зистора Включение. Собственные шумы. Полевые транзисторы. Принцип действия. Статические характеристики. Температурные характеристики. Транзисторы с изолированным затвором. Условные обозначения Маркировка. IGBT транзисторы. Принцип действия. Основные параметры транзисторов. Температурные характеристики. Условные обозначения. Маркировка. Тиристоры. Принцип действия. Условные обозначения и разновидности. Ста­тические характеристики. Основные параметры. Динисторы. Симисторы. Условные обозначения. Маркировка. Фотоэлектронные приборы. Принцип действия. Разновидности. Характеристики. Основные параметры. Маркировка. Оптроны.
	Назначение усилителей. Классификация усилителей, применяемых в устройствах управле­ния и измерительной технике: усилители постоянного и переменного токов, операционные усилители, усилители следящих систем, усили­тели генераторов, усилители логических сигналов, усилители с ре­лейной характеристикой, усилители-ограничители. Классификация по мощности и частотному диапазону. Общие параметры и характеристики: коэффициент усиления, вход­ное и выходное сопротивления, амплитудная и частотная характе­ристики, линейные и нелинейные искажения, динамический диапа­зон, собственные шумы. Усилители переменного тока на транзисторах. Схема с общим эмиттером. Построение схемы. Режимы ра­боты по постоянному и переменному току. Методы обеспечения стабилизации рабочего режима Графоаналитический расчет режимов работы и элементов схемы усилителя. Схемы уси­лителей с общим коллектором и общей базой. Их особенно­сти. Усилители на полевых транзисторах. Режимы работы усилителей. Коэффициент полезного действия при различных режимах.     Многокаскадные усилители. Амплитудно-частотная характеристика многокаскадного усилителя с резистивно-емкостными связями. Обратные связи в усилителях, их влияние на качественные характеристики усилителей. Источники тока. Назначение и принцип работы источников тока. Транзисторные ис­точники тока. Усилители постоянного тока. Назначение УПТ Требования к УПТ. Компенсационные УПТ с одним и двумя источниками питания. Дрейф УПТ. Способы уменьшения дрейфа Балансные УПТ. Схемы УПТ с преобразованием сигнала Усилители с периодической коррекцией дрейфа. Операционные усилители. Понятие об ОУ. Принцип работы ОУ. Основные параметры операци­онных усилителей. Инвертирующий, не инвертирующий, дифферен­циальный, суммирующий диффенцирующий, интегрирующий опера­ционные усилители. Усилители переменного напряжения на основе ОУ. Способы регулировки коэффициента усиления. Расчет элементов ОУ. Избирательные усилители. Понятие об избирательных усилителях. Усилители с нагрузкой в виде колебательного контура Усилители с частотно-зависимыми обратными связями. Усилители мощности. Определение и общие требования к усилителям мощности. Усилители мощности с трансформаторным выходом. Расчет усилителей в режи­мах А и Б. Бестрансформаторные усилители мощности. Составные транзисторы в усилителях мощности. Питание усилителей мощности от источника переменного напряжения. Генераторы гармонических колебании. Общие определения. Классификация. Условия самовозбуж­дения автогенераторов. Трехточечные L-C генераторы. R-C гене­раторы. Стабилизация частоты автогенераторов. Кварцевая стаби­лизация частоты. Расчет схемы автогенератора на транзи­сторе. Фильтры. Общие определения. Классификация. Пассивные и активные фильтры высокой и низкой частоты. Полосовые фильтры.
	Ключевые схемы. Общая характеристика импульсных устройств. Параметры импульсных сигналов, используемых в устройствах систем управления. Электронные ключи. Назначение и параметры электронных ключей. Диодные ключи. Транзисторные ключи. Генераторы линейно-изменяющегося напряжения. Назначение. Требования к ГЛИН. Принципы реализации. ГЛИН на операционных усилителях.
	Логические элементы. Основные логические функции. Схемотехническая реализация логических функций. Логические элементы 533, 555, 576, 564, 1533, 1554 серий микросхем. Состав серии 1533. Схемы с открытым коллектором. Схемы с трех стабильным выходом. Электрические и временные параметры логических микросхем. Обо­значение на электрических принципиальных схемах. Триггеры. Определение, назначение, классификация триггерных устройств. Ста­тический триггер на транзисторах. Эскизный расчет триггера на транзисторах. Основные параметры триггерных устройств. Триггеры Шмидта. Компараторы. Триггерные устройства на микросхемах. Триггеры R-S, R, S, E, D, D-Y, T, J-K типа Тактируемые триггеры, однотактные и двухтактные. Логические уравнения триггерных уст­ройств. Таблицы состояния. Условные обозначения на принципи­альных схемах. Триггерные устройства различных серий ИМС. Регистры. Определение, назначение, классификация, основные параметры регистров. Параллельные, последовательные (сдвигающие) регист­ры и параллельно-последовательные регистры. Регистры с трех ста­бильным выходом. Реверсивные сдвигающие регистры. Считывание информации с регистров. Условные обозначения на принципиальных схемах. Регистры различных серий ИМС. Счетчики. Определение, назначение, классификация и основные параметры счетчиков. Счетчики на счетных триггерах с непосредственной связью, со связью по цепям переноса с комбинированными свя­зями. Реверсивные счетчики. Счетчики с переменным коэф­фициентом счета. Делители частоты. Условные обозначения на принципиальных схемах. Шифраторы и дешифраторы. Определение, назначение, классификация шифраторов и дешифра­торов. Диодные, матричные шифраторы и дешифраторы. Шифрато­ры и дешифраторы на логических элементах. Шифраторы и дешиф­раторы в микросхемном исполнении. Условные обозначения на принципиальных схемах. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Назначение, классификация и основные параметры АЦП. АЦП, работающие на принципе счета АЦП, последовательного при­ближения. Преобразователи с переходом к временному интервалу. АЦП напряжения время импульсного типа Преобразователи, осно­ванные на сравнении с пилообразным напряжением. Назначение, классификация и основные параметры ЦАП. ЦАП весового типа, с весовыми источниками напряжений, с весовы­ми сопротивлениями, с ПТ, матрицей сопротивлений. Погрешности ЦАП и АЦП ЦАП и АЦП в микросхемном исполнении. Условные обозначения. Мультиплексоры и демультиплексоры. Определение, назначение и классификация Условные обозначения на принципиальных схемах. Мультиплексоры и демультиплексоры в микросхемном исполнении. Запоминающие устройства. Определение, назначение, классифи­кация и основные параметры запоминающих устройств. Оперативные запоминающие устройства, постоянные и перепрограмми­руемые запоминающие устройства ЗУ с последовательной и произ­вольной выборкой. Условные обозначения. Запоминающие устрой­ства в различных сериях ИМС.   Микропроцессорные комплекты. Определение, назначение, классификация микропроцессоров. Со­став серий 580, 589, 1801, 1810. Условные обозначения.
	Источники питания. Определение, назначение и классификация источников питания. Требования к источникам питания и опорным источникам уст­ройств управления. Погрешности от пульсаций и нестабильности напряжения источников питания. Выпрямители. Одно- и двухполупериодные выпрямители. Мостовые схемы выпря­мителей. Коэффициенты пульсаций. Расчет элементов выпрямителя. Трехфазные выпрямители. Сглаживающие фильтры. Назначение, классификация и основные параметры фильтров. LC и RC фильтры. Электронные фильтры. Расчет сглаживающих фильт­ров. Стабилизаторы напряжения и импульсные источники тока. Назначение, классификация и основные параметры стабилизаторов. Параметрические стабилизаторы напряжения. Компенсационные стабилизаторы: варианты схем, коэффициент стабилизации, дрейф, термокомпенсация, быстродействие. Импульсные стабилизаторы. Стабилизаторы тока. Схемы защиты от короткого замыкания и перенапряже­ния. Гальванические элементы и аккумуляторы. Умножители напряжения. Инверторы и конверторы.
ИТОГО:

 

Содержание практических занятий

 

Практические занятия предназначены для получения навыков в разработке электронных узлов схем авто­матики расчете их элементов. Они во многом способствуют успешному выполнению курсового проекта

 

№ раздела	Содержание курса практических занятий	Часы
	Практическое задание №1. Организация работы над курсовым проектом. Методические рекомендации. Задания. Разработка структурной схемы элек­тронного устройства. Типовые схемы и расчет предварительных усилителей сигна­лов.
	Практическое задание №2. Типовые схемы и расчет усилителей мощности. Типовые схемы тиристорных регуляторов мощности.
	Практическое задание №3. Проектирование генераторов сигналов различной формы. Проектирование цифровых устройств.
	Практическое задание №4. Проектирование схем цифровой индикации. Разработка конструкции электронных устройств
ИТОГО:

 

 

Лабораторный практикум

 

Проведение лабораторных работ имеет своей целью практическое закрепление полу­ченных теоретических сведений, привития навыков в исследовании разнообразных элек­тронных схем, обучение умению пользоваться разнообразным контрольно-измерительным лабораторным оборудованием.

 

№ раздела	Содержание курса практических занятий	Часы
	Лабораторная работа №1. Транзисторный усилитель низкой частоты с общим эмиттером.
	Лабораторная работа №2. Эмиттерный повторитель.
	Лабораторная работа №3. Транзисторный ключ на биполярном и полевом транзисторе.
	Лабораторная работа №4. Операционные усилители.
ИТОГО:

 

Самостоятельная работа студентов

Самостоятельная работа студентов по дисциплине "Электроника" включает:

- самостоятельная проработка теоретического материала;

- подготовка к лабораторным работам и практическим занятиям;

- выполнение курсовой работы.

 

Задачи и содержание курсового проектирования:

Целью выполнения курсовой работы является приобретение студентами навыков в разработке принципиальных схем электрических и конструкторских расчетов электронных блоков систем управления и автоматизации, ознакомление с ГОСТами на выполнение доку­ментации, обучение работе со справочной, научно-технической и патентной литературой.

Для разработки в качестве курсового проекта предлагаются электронные устройства автоматики: различного типа системы автоматического регулирования, управляющий и кон­трольно-измерительные устройства, оперирующие с аналоговой или цифровой информаци­ей.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: