Электроника и схемотехника

Специалитет 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Компьютерная безопасность)

Кто читает: Департамент электронной инженерии

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

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кравченко Наталья Павловна, Пресняков Семен Андреевич

Специальность: 10.05.01. Компьютерная безопасность

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 48

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Электроника и схемотехника» направлена на формирование у обучающихся знаний и умений в области построения и функционирования, протекающих физических процессов, методов анализа простейших электронных устройств, а также синтез более сложных устройств на их базе. Изучение дисциплины базируется на дисциплинах Физика, Математический анализ. Основные положения дисциплины используются в дальнейшем при выполнении проектных работ, междисциплинарных курсовых работ, при подготовке выпускной квалификационной работы. Формами текущего контроля являются: лабораторные работы, контрольные работы, домашние работы. По завершении изучения дисциплины сдается экзамен. Дисциплина реализуется в он-лайн формате

Цель освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Электроника и схемотехника» является изучение студентами основ построения схем аналоговых и цифровых электронных устройств, осуществляющих усиление, фильтрацию, генерацию и обработку сигналов, а также основ использования их в электронных системах. В результате изучения дисциплины у студентов должны сформироваться знания, умения и навыки, позволяющие проводить анализ физических процессов и расчет основных электрических характеристик электронных устройств, как изучаемых в настоящей дисциплине, так и находящихся за ее рамками. Студенты должны также ознакомиться с особенностями микроминиатюризации рассматриваемых устройств на базе применения соответствующих интегральных микросхем.

Планируемые результаты обучения

Знать: Принципы построения электронных схем.
Уметь: Рассчитывать характеристики электронных схем.
Знать: Основные принципы усиления и модуляции сигналов.
Знать: Виды и применение обратных связей в электронных схемах.
Уметь: Рассчитывать характеристики схем с обратными связями.
Знать: Основные схемы с применением ОУ.
Знать: Основные характеристики и классификацию электронных фильтров.
Уметь: Рассчитывать характеристики электронных фильтров.
Знать: Основные характеристики цифровых сигналов и приборов.
Уметь: Моделировать логические схемы.

Содержание учебной дисциплины

Цепи питания для биполярных и полевых транзисторов. Принципы построения, выбор рабочей точки, особенности различных схем.
КУ, КПД, АЧХ, КНИ. Классификация усилителей по виду сигналов, полосе частот, мощности, КПД, усилению. Простейший усилительный каскад – принцип работы. Характеристики простейших усилительных каскадов при различных схемах включения транзисторов. Схемы питания, установки, стабилизации рабочей точки. Резисторный и резонансный усилительные каскады. Стабилизация тока базы и напряжения базы. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазочастотные характеристики (ФЧХ) резисторного усилительного каскада. Физические причины ограничения полосы частот каскада.
Усилители мощности и модуляторы.
Принципы работы и параметры усилителей мощности. Расчет усилителей мощности методом угла отсечки. Сравнение характеристик усилителей мощности в классах А, В, С. Принцип работы и виды амплитудных модуляторов – базовый амплитудный модулятор, балансный модулятор. Частотный и фазовый модуляторы.
Обратные связи в усилителях.
Структуры обратной связи. Отрицательные и положительные обратные связи. Их влияние на характеристики и на стабильность усилителя. Эмиттерный повторитель как схема со 100% последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.
Дифференциальный усилительный каскад, операционные усилители (ОУ).
Основные характеристики усилителей постоянного тока. Схемы и принцип работы дифференциального усилительного каскада. Принцип работы усилителя постоянного тока с преобразованием частоты. Определение и характеристики ОУ. Дрейф нуля ОУ. Применение ОУ как усилителей, активных фильтров, аналоговых вычислителей, генераторов. Общий принцип применения ОУ с использованием отрицательной обратной связи, схемы и элементарный расчет отдельных устройств. Триггер Шмитта на ОУ. Мультивибратор на ОУ.
Активные фильтры.
Классификация активных фильтров, электрические параметры активных фильтров, фильтр нижних частот, зависимость амплитудно-частотной характеристики фильтра от его порядка и вида аппроксимирующего полинома, полосовой фильтр, режекторный фильтр, каскадное соединение фильтров.
Цифровые сигналы и устройства их обработки. Комбинационные устройства. Последовательностные устройства. Триггеры и счетчики.
Три этапа преобразования аналогового сигнала в цифровой: дискретизация, квантование, кодирование. Преимущества и недостатки цифровых сигналов. Комбинационные и последовательностные устройства обработки цифровых сигналов. Синтез комбинационных устройств на основе законов Булевой алгебры и карт Карно. Преобразователи кода, дешифраторы. Структура линейного и пирамидального дешифраторов, их преимущества и недостатки. Мультиплексоры и демультиплексоры. Выполняемые функции и структура. Асинхронный и синхронный RS-триггеры. D-триггер. T-триггер. Универсальный JK-триггер. Счётчики на сложение и вычитание. Реверсивный счётчик. Недвоичные счётчики. Применение SPICE-моделирования для расчета цифровых схем.

Элементы контроля

Лабораторные работы
Дистанционный формат со 2-го модуля.
Контрольная работа 6
Контрольная работа 7
Контрольная работа 8
Домашняя работа
Экзамен
Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (https://meet.miem.hse.ru/308). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию или по предварительной договоренности с преподавателем. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно 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 более одной минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене.
Промежуточный контроль (2 курс)

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.1 * Домашняя работа + 0.05 * Контрольная работа 6 + 0.05 * Контрольная работа 7 + 0.05 * Контрольная работа 8 + 0.1 * Лабораторные работы + 0.5 * Промежуточный контроль (2 курс) + 0.15 * Экзамен

Программа дисциплины