Тематический план

  • Общее

  • Схемотехника аналоговых электронных устройств

    ПК-5. Способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических систем

  • Теоретический блок

    1. АННОТАЦИЯ

     

    к рабочей программе дисциплины

     

    Б1.В.ДВ.4.1 Схемотехника аналоговых электронных устройств

    Трудоемкость 5 з.е.

     

    1.1.Цель освоения и краткое содержание дисциплины

     

    Цель освоения: Обеспечить базовую подготовку студентов в области проектирования и применения аналоговых электронных схем и функциональных звеньев в радиоэлектронной аппаратуре.

     

    Краткое содержание дисциплины: Общие сведения об аналоговых электронных устройствах (АЭУ) и изучаемой дисциплине. Параметры и характеристики АЭУ. Принципы построения и работы простейших усилительных звеньев. Принципы и схемы обеспечения исходного режима работы усилительного звена на постоянном токе. Анализ работы типовых усилительных звеньев в режиме малого сигнала. Усилители мощности. Многокаскадные усилители. Обратные связи в трактах усиления. Базовые схемные конфигурации аналоговых микросхем и усилителей постоянного тока. Широкополосные усилители и усилители импульсных сигналов малой длительности. Усилительные и функциональные устройства на операционных усилителях. Усилители высокой чувствительности. Современные методы схемной реализации аналоговых преобразований.

     

    1.2.Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы

     

    Планируемые результаты освоения программы (содержание и коды компетенций)

    Планируемые результаты обучения по дисциплине

    способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических систем (ПК-5)

    Знать:

    Принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов, основные аспекты, проблемы и методы проектирования, разработки этих устройств и их применения в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

    Уметь:

    Осуществлять синтез структурных и электрических схем  аналоговых электронных устройств (АЭУ), в том числе на этапах, предшествующих анализу свойств схем, а также грамотно целенаправленно осуществлять оптимизацию параметров и структуры схем в ходе этого анализа.

    Владеть:

    Основными методами анализа исходных данных для расчета и проектирования. Навыками расчета аналоговых усилительных устройств, справочной литературой для выбора элементной базы конкретной разработки. Методами оптимизации параметров и схем аналоговых электронных устройств.

     

     

    1.3. Место дисциплины в структуре образовательной программы

     

    Индекс

    Наименование дисциплины (модуля), практики

    Семестр изучения

    Индексы и наименования учебных дисциплин (модулей), практик

    на которые опирается содержание данной дисциплины (модуля)

    для которых содержание данной дисциплины (модуля) выступает опорой

    Б1.В.ДВ.4.1

    Схемотехника аналоговых электронных устройств

     

    6

    Б1.Б.11 Математический модуль (1, 2, 3 сем);

    Б1.Б.12 Физика

    Б1.Б.13.3 Основы теории цепей (3, 4 сем);

    Б1.Б.13.5 Радиотехнические цепи и сигналы (3, 4, 5, 6 сем).

    Б1.В.ОД.3

    Метрология и радиоизмерения

    Б1.В.ДВ.8.1

    Радиоматериалы и радиокомпоненты

     

    Б1.В.ДВ.9.1

    Электропитание устройств и систем телекоммуникаций

    Б1.Б.13.6

    Устройства приема и обработки сигналов

    Б1.В.ОД.6

    Радиотехнические устройства и системы передачи информации

    Б1.В.ДВ.5.1

    Радиоавтоматика и управление радиоэлектронными устройствами

    Б1.В.ДВ.2.2

    Радиосвязь и радиовещание

    Б1.В.ДВ.2.1

    Основы телевидение и видеотехники

    Б1.В.ДВ.1.2

    Телекоммуникационные  системы и сети

     

     

    1.4. Язык преподавания: русский

    • Методический блок

      6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

       

      6.1. Показатели, критерии и шкала оценивания

      Коды оцениваемых компетенций

      Показатель оценивания (дескриптор)

      (по п.1.2.РПД)

      Уровни освоения

      Критерий оценивания

      Оценка

      ПК-5

      Знать:

      Принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов, основные аспекты, проблемы и методы проектирования, разработки этих устройств и их применения в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

      Уметь:

      Осуществлять синтез структурных и электрических схем  аналоговых электронных устройств (АЭУ), в том числе на этапах, предшествующих анализу свойств схем, а также грамотно целенаправленно осуществлять оптимизацию параметров и структуры схем в ходе этого анализа.

      Владеть:

      Основными методами анализа исходных данных для расчета и проектирования. Навыками расчета аналоговых усилительных устройств, справочной литературой для выбора элементной базы конкретной разработки. Методами оптимизации параметров и схем аналоговых электронных устройств.

      Высокий

      100

      отлично

      Базовый

      75

      хорошо

      Мини-мальный

      60

      удовлетво-рительно

      Не освоены

      Меньше 60

      неудовлетво-рительно

       

      6.2. Типовые контрольные задания (вопросы) для промежуточной аттестации

       

      Коды оцениваемых компетенций

      Оцениваемый показатель (ЗУВ)

      Тема

      Образец типового (тестового или практического) задания (вопроса)

      ПК-5

      Знать:

      Принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов, основные аспекты, проблемы и методы проектирования, разработки этих устройств и их применения в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

      Уметь:

      Осуществлять синтез структурных и электрических схем  аналоговых электронных устройств (АЭУ), в том числе на этапах, предшествующих анализу свойств схем, а также грамотно целенаправленно осуществлять оптимизацию параметров и структуры схем в ходе этого анализа.

      Владеть:

      Основными методами анализа исходных данных для расчета и проектирования. Навыками расчета аналоговых усилительных устройств, справочной литературой для выбора элементной базы конкретной разработки. Методами оптимизации параметров и схем аналоговых электронных устройств.

      1. Общие сведения об аналоговых

       электронных устройствах (АЭУ)

       

       

       

      2. Анализ работы базовых

      усилительных каскадов.

       

       

      3. Обратные связи в трактах усиления.

       

       

       

      4. Каскады предварительного усиления

       в многокаскадных усилительных трактах.

       

       

       

      5. Усилители мощности

       

       

      6. Усилители постоянного тока и базовые схемные конфигурации.

       

       

      7.Операционные усилители

      1Определение параметров простейшего усилительных каскада графоаналитическим методом

      2. Малосигнальные параметры транзистора. Расчет параметров транзистора простейшего усилительного каскада в выбранной рабочей точке. Расчет АЧХ каскада.

      3. Схемы стабилизации режима работы транзисторных усилительных каскадов.

      4. Расчет линейных искажений в транзисторном усилительном каскаде. Определение параметров схемы, обеспечивающих требуемые частотные искажения.

      5. Влияние обратной связи на основные характеристики усиления.

      6. Расчет усилительного каскада с ВЧ- и НЧ-коррекцией частотных характеристик.

      7. Расчет дифференциального усилительного каскада.

      8. Функциональные устройства аналоговой обработки сигналов на операционных усилителях.

       

       

       

       

       

       

       

      6.3. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания

       

      Контроль успеваемости студентов осуществляется в соответствии с рейтинговой системой оценки знаний студентов.

      Текущий контроль предполагает:

      - проверку уровня самостоятельной подготовки студента при выполнении индивидуального задания;

      - опросы и дискуссии по основным моментам изучаемой темы;

      - получение допуска, выполнение  и защита лабораторной работы с помощью устного опроса, ;.

      Рубежный контроль полученных теоретических и практических знаний проводится в форме зачета.

       

      6.4. Вопросы к зачету

       

      1. Общие сведения об аналоговых электронных устройствах (АЭУ)

      Общие сведения об АЭУ. Принципы построения и классификация устройств аналоговой обработки сигналов. Внешние параметры и характеристики АЭУ; требования, предъявляемые к устройствам различного назначения. Принципы функционирования простейших усилительных каскадов. Принцип электронного усиления. Усилительный каскад и его обобщенная схема. Понятие о рабочей точке и динамических (нагрузочных) характеристиках. Режимы работы активных элементов в усилительном каскаде. Критерии выбора режима работы усилительного прибора на постоянном токе, принципы и схемы обеспечения требуемого режима. Схемное построение простейших усилительных каскадов на различных усилительных приборах.

       

      2. Анализ работы базовых усилительных каскадов.

      Критерии и особенности малосигнального режима работы усилительного прибора. Малосигнальные параметры биполярных и полевых транзисторов. Сравнительный анализ характеристик базовых усилительных каскадов при различных способах включения транзистора в схему. Анализ влияния температурных и других дестабилизирующих факторов на режим работы усилительного каскада по постоянному току и схемы стабилизации.

       

      3. Обратные связи в трактах усиления.

      Основные определения и понятия, относящиеся к обратным связям (ОС) в схемотехнических устройствах: типы ОС; обобщенная структурная схема усилителя с внешней ОС; понятия положительной и отрицательной ОС; устойчивость усилителя, охваченного ОС, основные критерии устойчивости. Классификация ОС по способам введения и снятия сигнала ОС. Влияние отрицательной ОС на характеристики усилителя.

       

      4. Каскады предварительного усиления в многокаскадных усилительных трактах.

      Структурная схема многокаскадного усилителя. Виды межкаскадной связи. Расчет искажений в частотной и временной областях. Особенности построения каскадов предварительного усиления в широкополосных усилителях: коррекция характеристик в частотной и временной областях (параметрическая и с помощью ОС); типовые и специальные схемные конфигурации, используемые в каскадах широкополосного усиления (каскодные схемы, дифференциальный каскад и др.).

       

      5. Усилители мощности.

      Особенности работы транзисторного усилительного каскада в режиме большого сигнала и основные требования, предъявляемые к усилителям мощности (УМ). Однотактные бестрансформаторная и трансформаторная схемы УМ в режиме класса А - основные энергетические соотношения и сравнительный анализ. Энергетическая эффективность режимов с отсечкой выходного тока (режим класса В). Двухтактные схемы УМ в режиме класса В. Нелинейные искажения и методы их уменьшения в УМ. Использование режима класса АВ. Эмиттерные повторители в выходных каскадах. Принципы ключевых методов усиления. Режим класса D.

       

      6. Усилители постоянного тока и базовые схемные конфигурации

      Усилители постоянного тока (УПТ) и особенности их построения. Схемы прямого усиления и усиления с преобразованием спектра. Источники нестабильности режима работы на постоянном токе, их описание и представление с помощью эквивалентных генераторов тока и напряжения. Дифференциальный каскад (ДК) УПТ. Коэффициенты усиления и входные сопротивления для дифференциальных и синфазных сигналов.

      7. Операционные усилители

      Интегральный ОУ и его свойства. Понятие идеального ОУ. Модели и обобщенная структурная схема ОУ. Элементы схемотехники ОУ: ДК, генераторы стабильных тока и напряжения, трансляторы уровня, выходные каскады. Основные параметры. Устойчивость ОУ. Частотная коррекция и ее схемотехническое обеспечение.

      • Практический блок

        Лабораторные работы или лабораторные практикумы

        Наименование раздела (темы) дисциплины

        Лабораторная работа или лабораторный практикум

        Трудо-

        емкость (в часах)

        Формы и методы контроля

        1

         

         

         

        2

         

         

        3

         

        4

         

        5

         

         

         

        6

         

        7

         

        8

        Расчет режима транзисторного каскада по постоянному току

        Расчет АЧХ каскада    с ОЭ.

        УПТ с гальваническими связями

        Двухтактный УМ.

        Дифференциальный усилитель.

        Изучение ОУ

        ОУ на активных RC фильтрах

        Изучение компаратора напряжения

        Исследование влияния ОС на параметры усилителя.

        Практические занятия

         

         

         

        Практические занятия

         

        Лабораторная работа

         

         

        Лабораторная работа

         

        Лабораторная работа

         

         

        Лабораторная работа

         

         

        Лабораторная работа

         

        Лабораторная работа

        10

         

         

         

        5

         

        5

         

         

        5

         

        5

         

         

        5

         

        5

         

         

        5

         

         

        Защита

         

         

         

        Защита

         

        Защита

         

         

        Защита

         

        Защита

         

         

        Защита

         

        Защита

         

         

        Защита

        • Диагностический блок

          Коды оцениваемых компетенций

          Показатель оценивания (дескриптор)

          (по п.1.2.РПД)

          Уровни освоения

          Критерий оценивания

          Оценка

          ПК-5

          Знать:

          Принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов, основные аспекты, проблемы и методы проектирования, разработки этих устройств и их применения в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

          Уметь:

          Осуществлять синтез структурных и электрических схем  аналоговых электронных устройств (АЭУ), в том числе на этапах, предшествующих анализу свойств схем, а также грамотно целенаправленно осуществлять оптимизацию параметров и структуры схем в ходе этого анализа.

          Владеть:

          Основными методами анализа исходных данных для расчета и проектирования. Навыками расчета аналоговых усилительных устройств, справочной литературой для выбора элементной базы конкретной разработки. Методами оптимизации параметров и схем аналоговых электронных устройств.

          Высокий

          100

          отлично

          Базовый

          75

          хорошо

          Мини-мальный

          60

          удовлетво-рительно

          Не освоены

          Меньше 60

          неудовлетво-рительно

           

          6.2. Типовые контрольные задания (вопросы) для промежуточной аттестации

           

          Коды оцениваемых компетенций

          Оцениваемый показатель (ЗУВ)

          Тема

          Образец типового (тестового или практического) задания (вопроса)

          ПК-5

          Знать:

          Принципы построения и работы устройств усиления и преобразования аналоговых сигналов, основные аспекты, проблемы и методы проектирования, разработки этих устройств и их применения в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

          Уметь:

          Осуществлять синтез структурных и электрических схем  аналоговых электронных устройств (АЭУ), в том числе на этапах, предшествующих анализу свойств схем, а также грамотно целенаправленно осуществлять оптимизацию параметров и структуры схем в ходе этого анализа.

          Владеть:

          Основными методами анализа исходных данных для расчета и проектирования. Навыками расчета аналоговых усилительных устройств, справочной литературой для выбора элементной базы конкретной разработки. Методами оптимизации параметров и схем аналоговых электронных устройств.

          1. Общие сведения об аналоговых

           электронных устройствах (АЭУ)

           

           

           

          2. Анализ работы базовых

          усилительных каскадов.

           

           

          3. Обратные связи в трактах усиления.

           

           

           

          4. Каскады предварительного усиления

           в многокаскадных усилительных трактах.

           

           

           

          5. Усилители мощности

           

           

          6. Усилители постоянного тока и базовые схемные конфигурации.

           

           

          7.Операционные усилители

          1Определение параметров простейшего усилительных каскада графоаналитическим методом

          2. Малосигнальные параметры транзистора. Расчет параметров транзистора простейшего усилительного каскада в выбранной рабочей точке. Расчет АЧХ каскада.

          3. Схемы стабилизации режима работы транзисторных усилительных каскадов.

          4. Расчет линейных искажений в транзисторном усилительном каскаде. Определение параметров схемы, обеспечивающих требуемые частотные искажения.

          5. Влияние обратной связи на основные характеристики усиления.

          6. Расчет усилительного каскада с ВЧ- и НЧ-коррекцией частотных характеристик.

          7. Расчет дифференциального усилительного каскада.

          8. Функциональные устройства аналоговой обработки сигналов на операционных усилителях.