Учебная программа Дисциплины опд. Ф. 15 «Электроника и схемотехн

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра электроники

Кафедра радиотехники

УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета

____________________Якимов А.В.

«27» июня 2012 г.

Учебная программа

Дисциплины ОПД.Ф.15 «Электроника и схемотехника»

по специальности 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»

Нижний Новгород

2012 г.

1. Область применения

Данная дисциплина относится к общепрофессиональным дисциплинам федерального компонента, преподается в 6-8 семестрах.

2. Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины «Электроника», являющаяся составной частью дисциплины «Электроника и Схемотехника», — сформировать у студентов современное представление об основных принципах функционирования классических вакуумных и полупроводниковых приборов, а также современных приборах наноэлектроники и мощных СВЧ и КВЧ вакуумных приборах. Формируется современное представление об основных методах формирования активной среды в виде электронного пучка для мощных источников когерентного электромагнитного излучения, включая теорию эмиссии электронов из твердого тела, о процессах взаимодействия активной среды с электромагнитными полями в классических приборах вакуумной электроники (клистронах, ЛБВ, магнетронах) и современных приборах СВЧ электроники в мазерах на циклотронном резонансе. Рассмотрены классические полупроводниковые приборы – диоды на основе p-n перехода и барьера Шоттки, а также полевые и биполярные транзисторы, принципы функционирования оптоэлектронных приборов. Рассматриваются процессы, происходящие в гетеропереходах, и объясняются основные причины преимущества приборов на основе наногетеростурктурных переходов перед классическими приборами.

Дисциплина «Схемотехника», являющаяся составной частью дисциплины «Электроника и схемотехника» даёт студентам представление об устройствах, на основе которых строятся передающие и приёмные устройства в канале связи. К ним относятся аналоговые и цифро-аналоговые функциональные узлы на сосредоточенных элементах, включая малосигнальные усилители напряжения на полевых и биполярных транзисторах, апериодические (широкополосные) и частотно-избирательные усилители переменного тока, однотактные и дифференциальные усилители постоянного тока, интегральные дифференциальные (операционные) усилители, инструментальные интегральные схемы (компараторы и перемножителели напряжений, смесители, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи) и функциональные узлы на основе операционных усилителей и перемножителей (смесителей), системы синхронизации. В результате у студентов должно сформироваться представление о принципах функционирования, разновидностях, способах реализации, областях применения, направлении развития и, как следствие, возможностей использования на практике электронной аналоговой схемотехники. Приобретение знаний и умений обеспечиваются в соответствии с государственным образовательным стандартом, содействует формированию профессионального воззрения на уровень и тенденции развития информационных технологий и приобретения навыков системного подхода к решению сложных алгоритмических задач, связанных с созданием. Целью курса является также подготовка специалиста к деятельности, связанной с эксплуатацией и обслуживанием аппаратуры и оборудования, связанной с приёмом и передачей информации.

Задачи изучения дисциплины:

изучение основ и элементной базы аналоговой техники;

изучение принципов построения и функционирования усилительных устройств, преобразователей электрических сигналов и устройств фильтровой обработки;

изучение особенностей использования и функционирования транзисторов (полевых и биполярных) в электрических цепях различного предназначения;

изучение принципов построения и составных частей аналоговых интегральных схем, предназначенных для усиления и преобразования электрических сигналов;

овладение техническими средствами средствами, применяемыми в устройствах аналоговой обработки сигналов, в системах синхроеиации;

ознакомление с перспективными направлениями развития аналоговой схемотехники.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны освоить следующие разделы:

структура полупроводниковых кристаллов и особенности проводимости твердых тел;

принципы функционирования полевых и биполярных транзисторов, а также оптоэлектронных диодов;

принципы функционирования мазеров на циклотронном резонансе.

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

зонную теорию твердого тела и статистику электронов в полупроводниках, включая основные особенности наногетропереходов;

различные виды электронной эмиссии и методы их теоретического описания

теорию переноса электронов в полупроводниках включая нестационарные и неравновесные процессы в коротких нанометровых структурах;

теорию функционирования pn-переходов и контактов металл-полупроводник;

теорию полевых и биполярных транзисторов включая особенности транзисторов на наногетероструктурах;

методы управления и модуляции интенсивными электронными потоками;

принципы эффективного энергообмена электронных потоков с электромагнитными полями;

устройство и основные характеристики основных электровакуумных приборов: клистронов, ЛБВ и магнетронов;

уметь:

применять полученные знания к различным областям, связанным с электроникой и схемотехникой;

определять способы использования полупроводниковых и вакуумных приборов для решения задач генерации и усиления радиотехнических сигналов;

ориентироваться в особенностях применения диодов и транзисторов для изготовления интегральных схем;

приобрести навыки:

физического моделирования и анализа работы полупроводниковых и вакуумных приборов;

находить способы решения задач, связанных с проектированием полупроводниковых и вакуумных приборов.

В процессе изучения дисциплины студенты должны овладеть:

знаниями истории, тенденциях развития и особенностях применения аналоговой и аналого-цифровой элементной базы в информационных системах;

знаниями о возможности использования аналоговых и аналого-цифровых устройств для решения исследовательских задач, задач управления и автоматизации научных исследований;

классификацией аналоговых и аналого-цифровых устройств по способу изготовления и уровню интеграции в электронных микросхемах.

В процессе изучения дисциплины студенты должны

получить представление

об элементной базе аналоговой схемотехники и интегральной схемотехники, в частности;

о разновидностях и возможностях использования электронных функциональных узлов в системах приёма, передачи и обработки информации,

знать

историю развития, состояние и тенденции развития электронной схемотехники;

основные характеристики и области применения существующей элементной базы для аналоговой и аналого-цифровой техники;

разновидности схемотехнических решений в зависимости от функциональной принадлежности и рабочего диапазона частот;

состав и технику исполнения основных компонент канала связи,

уметь

применять полученные знания к различным областям, связанным с электронной схемотехникой;

определять способы использования электронных узлов для решения задач технического обеспечения физического эксперимента;

ориентироваться в особенностях применения интегральных схем (ИС) и интегральной (в том числе программируемой) схемотехники;

находить способы решения схемотехнических задач − задач, связанных с созданием и техническим исполнением функциональных радиоэлектронных узлов,

приобрести навыки

физического моделирования и анализа работы аналоговых электронных устройств;

работы с принципиальными схемами электронных устройств;

идентификации функциональной принадлежности электронных устройств по их принципиальным и структурным схемам.

4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

Общая трудоёмкость дисциплины

300

6

7

8

Аудиторные занятия

170

51

51

68

Лекции

102

34

34

34

Практические занятия (ПЗ)

Семинары (С)

Лабораторные работы (ЛР)

68

17

17

34

Другие виды аудиторных занятий

Самостоятельная работа

130

40

40

50

Курсовой проект (работа)

Расчетно-графическая работа

Реферат

Другие виды самостоятельной работы

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен

зачет

экзамен

экзамен

5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Часть I. Вакуумная электроника

№п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1

Введение.

1

2

Общие вопросы эмиссионной электроники. Термоэлектронная эмиссия. Полевая эмиссия. Вторичная электронная эмиссия. Фотоэлектронная эмиссия

3

5

3

Вопросы теории движения электронов в электрическом и магнитном статических полях

3

5

4

Приборы со статическим управлением потоками электронов

3

7

5

Основные понятия электроники СВЧ

6

6

Клистроны

4

7

Лампа бегущей волны типа О

4

8

ЛБВ М типа. Магнетрон

4

9

Мазеры на свободных электронах

4

10

Вакуумная микроэлектроника СВЧ

2

Часть II. Твердотельная электроника

№п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1

Кристаллическая структура твердого тела.

3

1

2

Колебания кристаллической решетки

3

1

3

Зонная структура твердых тел



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | Вперед → | Последняя | Весь текст