Электротехника, электроника и метрология

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Исмаил-Заде Мамед Рашидович, Касаткин Александр Дмитриевич, Рябов Никита Иванович, Самбурский Лев Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 92

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Задачей дисциплины является формирование следующих компетенций у студентов: • получение систематизированного представления о современных научных подходах к изучению методов анализа электрических и электронных цепей, метрологи-ческих основ электро-радиоизмерений; • понимание места электротехники, электроники и метрологии в ряду научно-технических направлений; • умение применять методы при проектировании электротехнических и электронных устройств. В текущий контроль входят активность на семинарах, домашние задания, лабораторные работы, контрольные работы. Итоговым контролем является экзамен.

Цель освоения дисциплины

Целью изучения дисциплины «Электротехника, электроника и метрология» является формирование у студентов совокупности теоретических и практических знаний в области электрических и электронных цепей, метрологии и освоение студентами основных навыков анализа и экспериментального исследования цепей, которые необходимы для успешного усвоения других общепрофессиональных и специальных дисциплин последующей вузовской подготовки.

Планируемые результаты обучения

Знать: задачи электротехники
Знать: Основные понятия и законы электрических цепей
Уметь: записать математические уравнения для основных законов
Владеть: методиками составления систем уравнений, описывающих электрические цепи
Знать: особенности состава и функционирования линейных электрических цепей постоянного тока
Уметь: выбрать необходимые принципы и законы для описания режима работы.
Владеть: методиками расчёта режимов линейных цепей постоянного тока
Знать: особенности протекания переходных процессов в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами
Уметь: выбрать необходимые принципы и законы для описания переходного процесса.
Владеть: методиками расчёта переходных процессов
Знать: особенности состава и функционирования линейных электрических цепей гармонического тока
Владеть: методиками расчёта режимов линейных цепей гармонического тока
Знать: особенности состава и функционирования линейных электрических цепей с распределёнными параметрами
Владеть: методиками расчёта установившихся процессов в линейных цепях с распределёнными параметрами
Знать основные параметры и эксплуатационные характеристики ИМС.
Знать * классификацию и назначение основных п/п приборов; * перечень и типовые значения основных параметров, определения и типовые виды статических характеристик п/п приборов.
Уметь * описать структуру и указать назначение элементов эквивалентных схем п/п приборов.
Владеть * методиками компьютерного моделирования и измерения характеристик п/п приборов; * методиками расчёта параметров п/п приборов на основе их электрических характеристик
Знать * классификацию, основные функции, перечень и типовые значения основных параметров усилительных устройств, * определения и типовые виды характеристик усилительных устройств.
Уметь * охарактеризовать особенности работы и состав каскадов усилительных устройств в различных режимах работы.
Владеть * методикой выбора рабочей точки усилительного устройства по его характеристикам; * методикой определения параметров основных элементов схемы усилительного устройства по заданным его выходным параметрам; * методиками компьютерного моделирования и измерения характеристик усилительного устройства; * методиками расчёта параметров усилительного устройства на основе их электрических характеристик

Содержание учебной дисциплины

Тема 1-1. Введение
Предмет раздела «Электротехника». Общая характеристика задач, относящихся к теории электрических цепей, связанных с преобразованием, передачей- энергии и информации.
Тема 2-1. Общая характеристика электронных устройств и интегральных микросхем
Аналоговые и цифровые электронные устройства. Серии ИМС, состав серий, система обозначений, конструктивное оформление, основные параметры и эксплуатационные характеристики ИМС.
Тема 1-2. Основные понятия и законы электрических цепей
Электрическая цепь и её элементы: источники электрической энергии, преобразовательные элементы, приёмники энергии. Пассивные и активные элементы цепи. Процессы в цепях и способы их исследования. Схема замещения цепи и её элементов: схемы с распределёнными и сосредоточенными параметрами. Понятия о нелинейных, линейных и резистивных схемах. Принципы записи (составления) уравнений по законам Кирхгофа.
Тема 2-2. Полупроводниковые приборы: характеристики, параметры, схемы замещения
Резисторы и конденсаторы интегральных микросхем. Выпрямительный диод, стабилитрон, диод Шоттки, фотодиод, светодиод, туннельный диод: основные параметры и характеристики. Биполярный транзистор, эквивалентные схемы Эберса-Молла и Гуммеля-Пуна. Схемы включения с общей базой и общим эмиттером, ВАХ. МОП-транзистор. ВАХ. Эквивалентная схема. Полевой транзистор с затвором Шоттки (ПТШ). ВАХ. Эквивалентная схема.
Тема 1-3. Основные принципы и методы анализа линейных схем постоянного тока
Принципы записи уравнений по законам Ома и Джоуля-Ленца. Баланс мощностей. Расчёт токов и напряжений на основании законов Кирхгофа и Ома. Принципы анализа линейных резистивных схем. Принцип компенсации. Принцип наложения и линейности. Метод наложения. Принцип взаимности. Теорема об эквивалентном источнике. Метод эквивалентного источника.
Тема 2-3. Общая характеристика усилительных устройств. Усилительные каскады
Классификация усилительных устройств. Схемные функции. Частотные характеристики. Параметры переходного процесса.
Тема 1-4. Анализ переходных процессов в линейных цепях с сосредоточенными параметрами
Причины возникновения переходных процессов. Классический метод анализа переходных процессов. Методы формирования характеристических уравнений без составления дифференциальных уравнений. Методы расчета начальных условий.
Тема 1-5. Анализ установившихся процессов гармонического тока в линейных цепях с сосредоточенными параметрами
Основные обозначения. Элементы линейных схем замещения цепей гармонического тока и уравнения связи между мгновенными значениями тока и напряжения на ёмкости и индуктивности. Комплексный метод расчёта амплитуд (или действующих значений) и начальных фаз гармонических токов и напряжений. Понятие о резонансе напряжений и токов. Частотные характеристики и резонансные кривые контура.
Тема 1-6. Основы анализа установившихся процессов гармонического тока в линейных цепях с распределёнными параметрами
Основные понятия и уравнения: первичные параметры; телеграфные уравнения линии при однородном распределении параметров. Решение телеграфных уравнений в установившемся режиме гармонического тока. Бегущие, прямые и обратные волны напряжения и тока. Вторичные параметры. Несогласованный и согласованный режимы работы цепи с распределёнными параметрами. Условие передачи сигналов по линии без искажения.

Элементы контроля

Аудиторная работа 1
Домашнее задание 1-1
лабораторная работа 1-1
защита лабораторной работы 1-1
лабораторная работа 1-3
защита лабораторной работы 1-2
домашнее задание 1-2
защита лабораторной работы 1-3
Экзамен 1
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе (https://zoom.us/j/93441650665?pwd=T3pIdldFWXI0Nlh4WTA3eTVSaitzUT09). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, доступ к сети интернет. Для участия в экзамене студент обязан: явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий. Экзаменационная оценка по разделу «Электротехника» (по окончании 1-го модуля) автоматически (без сдачи экзамена) может быть проставлена студенту по накопленной за модуль оценке, если её значение равно или превышает 4 балла. Если накопленная оценка меньше 4 баллов, студент обязан сдавать экзамен. Студент, которого не удовлетворяет автоматическая оценка за экзамен, имеет право сдавать экзамен.
лабораторная работа 1-2
Аудиторная работа 2-1 (семинары)
домашнее задание 2-1
лабораторная работа 2-1
лабораторная работа 2-2
лабораторная работа 2-3
защита лабораторной работы 2-2
защита лабораторной работы 2-3
экзамен 2
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://meet.miem.hse.ru/). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, доступ к сети интернет, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.
защита лабораторной работы 2-1
лабораторная работа 1-4
лабораторная работа 1-5
лабораторная работа 1-6
защита лабораторной работы 1-4
защита лабораторной работы 1-5
защита лабораторной работы 1-6
Аудиторная работа 2-1 (лекции)
контрольная работа 2-1

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.001 * Аудиторная работа 1 + 0.2 * Домашнее задание 1-1 + 0.2 * домашнее задание 1-2 + 0.016 * защита лабораторной работы 1-1 + 0.016 * защита лабораторной работы 1-2 + 0.016 * защита лабораторной работы 1-3 + 0.015 * защита лабораторной работы 1-4 + 0.015 * защита лабораторной работы 1-5 + 0.015 * защита лабораторной работы 1-6 + 0.001 * лабораторная работа 1-1 + 0.001 * лабораторная работа 1-2 + 0.001 * лабораторная работа 1-3 + 0.001 * лабораторная работа 1-4 + 0.001 * лабораторная работа 1-5 + 0.001 * лабораторная работа 1-6 + 0.5 * Экзамен 1
Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.1 * Аудиторная работа 2-1 (лекции) + 0.1 * Аудиторная работа 2-1 (семинары) + 0.1 * домашнее задание 2-1 + 0.033 * защита лабораторной работы 2-1 + 0.032 * защита лабораторной работы 2-2 + 0.032 * защита лабораторной работы 2-3 + 0.1 * контрольная работа 2-1 + 0.001 * лабораторная работа 2-1 + 0.001 * лабораторная работа 2-2 + 0.001 * лабораторная работа 2-3 + 0.5 * экзамен 2

Программа дисциплины