Електроніка та схемотехніка
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.00.O.015
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Кріль Богдан Андрійович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
- Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
загальної:
- Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
фахових:
- Здатність застосовувати знання фізики, електротехніки, електроніки і мікропроцесорної техніки, в обсязі, необхідному для розуміння процесів в системах автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологіях.
- Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей , призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
Результати навчання: В результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
- Знати фізику, електротехніку, електроніку та схемотехніку і мікропроцесорну техніку на рівні, необхідному для розв’язання типових задач і проблем автоматизації.
- Знати принципи роботи технічних засобів автоматизації та вміти обґрунтувати їх вибір на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації та експлуатаційних умов; мати навички налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
- Вміти застосовувати знання про основні принципи та методи вимірювання фізичних величин і основних технологічних параметрів для обґрунтування вибору засобів вимірювань та оцінювання їх метрологічних характеристик.
- Вміти розробляти системи автоматичного вимірювання та контролю технологічних параметрів і метрологічного забезпечення таких систем.
- Вміти розробляти систему керування роботизованим технологічним комплексом на основі сенсорів технологічних параметрів, систем технічного зору, мікропроцесорних керуючих засобів.
- Вміти розробляти системи автоматизації процесів життєзабезпечення на базі сучасних мікропроцесорних засобів, мережевих технологій.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Фізика;
- Електротехніка і електромеханіка.
Короткий зміст навчальної програми: В курсі вивчаються основи роботи напівпровідникових приладів, базові електронні схем, в яких застосовуються ці прилади, схеми вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв галузі на основі базових схем, основні принципи розробки та розрахунку таких схем. Даються основи конструювання перерахованих схем з застосуванням сучасних методів монтажу. Перераховані знання та навики потрібні при діагностиці та застосуванні електронних складових засобів вимірювання технологічних параметрів та засобів автоматизації.
Опис: Лекційні заняття:
1. Роль та значення електронiки. Основнi напрямки розвитку електронiки та областей її застосування. Етапи розвитку електронної технiки. Сучасний стан та перспективи розвитку електронiки i мiкроелектронiки для автоматизацiї виробничих процесiв.
2. Фiзичнi основи електронної технiки. Електрофiзичнi властивостi напiвпровiдникiв. Електронна структура i види провiдностi напiвпровiдникiв. Специфiчнi властивостi напiвпровiдникових матерiалiв, що використовуються в електронних i мiкропроцесорних пристроях.
3. Напiвпровiдниковi дiоди. Конструкцiя i основнi властивостi p-n – переходу. Пряме i зворотнє ввiмкнення переходу. Теоретична ВАХ p-n – переходу. Особливостi конструкцiї i системи позначень напiвпровiдникових дiодiв. ВАХ характеристика. Основні параметри.
4. Спецiальнi типи напiвпровiдникових дiодiв. Стабiлiтрони: принцип роботи, ВАХ, основнi параметри, застосування. Фотодiоди: принцип роботи, ВАХ i свiтлова характеристики, основнi параметри i застосування. Свiтлодiоди: принцип роботи, оссновнi параметри, застосування. Цифровi iндикатори.
5. Бiполярнi транзистори. Бiполярний транзистор: будова, основнi процеси i принцип дiї транзистора, як активного елемента електронної схеми. Основнi параметри транзистора.
6. Основнi схеми ввiмкнення бiполярного транзистора. Статичнi характеристики бiполярного транзистора. Класи бiполярних транзисторiв та маркування.
7. Польовi транзистори. Будова, принцип дiї польових транзисторiв з p-n – переходом. Вхiднi та вихiднi характеристики. Будова, принцип дiї польових транзисторiв з iзольованим заслоном. Вхiднi та вихiднi характеристики. Режими роботи та область застосування.
8. Тиристори. Будова, принцип дiї. Вольтамперна характеристика (ВАХ). Дiоднi i трiоднi тиристори. Симетричнi тиристори i їх ВАХ. Класифiкацiя i маркування.
9. Основи мiкроелектронної технологiї. Планарно-дифузiйна технологiя. Планарноепiтаксiйна технолоiя. Етапи виготовлення основних елементiв. Бiполярнi i польовi транзистори. Резистори. Тонкоплiвкова i товстоплiвкова гiбриднi технологiї.
10. Система умовних позначень iнтегральних мiкросхем. Основнi термiни i визначення. Функцiональна класифiкацiя i умовнi позначення інтегральних мiкросхем.
11. Електроннi пiдсилювачi автоматики. Класифiкацiя електронних пiдсилювачiв. Структурна схема пiдсилювача як активного чотирьох-полюсника. h-параметри пiдсилювачiв. Амплiтудна, частотна та фазова характеристики. Лiнiйнi та нелiнiйнi спотворення. Зворотнi зв'язки в пiд-силювачах.
12. Пiдсилювальний каскад на бiполярному транзисторi. Необхiднi елементи для побудови пiдсилювального каскаду. Способи забезпечення робочого режиму транзистора. Способи температурної стабiлiзацiї роботи транзистора.
13. Операцiйнi пiдсилювачi. Структурнi схеми операцiйних пiдсилювачiв. Диференцiйнi каскади пiдсилення операцiйних пiдсилювачiв. Мiкросхемотехнiка основних типiв пiдсилювачiв. Основнi характеристики операцiйних пiдсилювачiв.
14. Схемотехнiка на операцiйних пiдсилювачах. Iнвертуюче, неiнвертуюче ввiмкнання ОП. Суматор, повторювач напруги, масштабний пiдсилювач, логарифмуючий пiдсилювач, диференцiатор, iнтегратор, iмпульсний iнтегратор. Перетворювач напруга-струм, перетворювач напруга-напруга з захистом, обмежувач, перетворювач напруга-частота, компаратори.
15. Електроннi генератори гармонiйних коливань. Класифiкацiя та принципи побудови генераторiв гармонiйних коливань. LС-генератор. RС-генератор. Стабiлiзацiя частоти та амплітуди в електронних генераторах.
16. Електроннi генератори iмпульсiв. Принципи побудови та застосування релаксацiйних генераторiв. Мультивiбратор. Одновiбратор. Генератори пилкоподiбної напруги.
Методи та критерії оцінювання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Поточний контроль (ПК) – 14 лабораторних робіт – сумарна максимальна оцінка – 30 балів:
1) 1 бал – за роботу під час проведення лабораторної роботи;
2) 1 бал – за надісланий на перевірку звіт та захист лабораторної роботи.
3) 2 бали – додаткові бали за активність на заняттях.
Екзаменаційний контроль (ЕК) – максимальна оцінка 70 балів:
письмова компонента – максимальна оцінка 60 балів:
1) три теоретичні питання по 10 балів кожне (ручна перевірка надісланої відповіді);
2) шість задач по 5 балів кожна (ручна перевірка надісланої відповіді).
усна компонента – максимальна оцінка 10 балів:
1) відповіді експромтом на короткі усні практичні і теоретичні питання.
Максимальна семестрова оцінка ПК + ЕК – 100 балів.
Критерії оцінювання результатів навчання: Критерії оцінювання розв’язку задач:
1) Якщо розв’язок не відповідає заданій умові задачі, то завдання оцінюється у 0 балів.
2) Якщо неправильно підібрані засоби вимірювання але розв’язок задачі вибраний правильно, то завдання оцінюється 50% від максимальної оцінки.
3) За механічні помилки під час виконання розрахунків, помилки через неправильно вибрані одиниці вимірювання знімається 5% від максимальної оцінки.
Критерії оцінювання теоретичного питання:
1) Чи відповідає відповідь поставленому питанню?
2) Чи висвітлено суть питання?
3) Чи наведені у відповіді схеми, які необхідні для висвітлення питання?
4) Чи в письмовій відповіді є неточності?
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Сосков А.Г., Колонтаєвський Ю.П. Промислова електроніка. Теорія і практикум: Підручник. 3-тє вид. – К.: Каравела, 2021.-496 с.
2. Матвієнко М.П. Основи електроніки: Підручник. Вид. 2-ге, перероб. та доп.- К.: Видавництво Ліра, 2017.-364 с.
3. Воробйова О.М., Панфілов І.П., Савицька М.П., Флейта Ю.В. Електроніка та мікросхемо техніка: Підручник. - Одеса: ОНАЗ, 2015.-298 с.
4. Руденко В.С., Ромашко В.Я., Трифонюк В.В. Промислова електронiка: Пiдручник-К.: Либiдь, 1993.-432с.
Допоміжна
1. Стахів П.Г., Коруд В.І., Гамола О.Є. Основи електроніки: функціональні елементи та їх застосування: підручник для студентів неелектротехнічних спеціальностей вищих навч. закладів. –Львів: “Новий Світ - 2000”; “Магнолія плюс”, 2003.-208 с.
2. Linear and interface circuits applications/D.E. Pippenger and E.J. Tobaben [and] contributors, C,L. .McCollum. Texas Instruments. P568 1988.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Електроніка та схемотехніка (курсовий проєкт)
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.00.O.017
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Кріль Богдан Андрійович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
інтегральної:
- Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
загальної:
- Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
- Здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел.
- Здатність працювати в команді.
- Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати рішення.
- Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
фахових:
- Здатність застосовувати знання фізики, електротехніки, електроніки і мікропроцесорної техніки, в обсязі, необхідному для розуміння процесів в системах автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологіях.
Результати навчання: В результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- Знати фізику, електротехніку, електроніку та схемотехніку і мікропроцесорну техніку на рівні, необхідному для розв’язання типових задач і проблем автоматизації.
- Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати відповідні рішення.
- Здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи, самостійно приймати рішення, досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Фізика;
- Електротехніка і електромеханіка.
Короткий зміст навчальної програми: В курсі вивчаються основи роботи напівпровідникових приладів, базові електронні схем, в яких застосовуються ці прилади, схеми вимірювальних перетворювачів та інших пристроїв галузі на основі базових схем, основні принципи розробки та розрахунку таких схем. Даються основи конструювання перерахованих схем з застосуванням сучасних методів монтажу. Перераховані знання та навики потрібні при діагностиці та застосуванні електронних складових засобів вимірювання технологічних параметрів та засобів автоматизації.
Опис: Структура курсового проекту
Пояснювальна записка.
Розділи:
1. Завдання до виконання курсового проекту.
В завданні наводяться дані про студента (П.І.Б., група), тема курсового проекту,
особливості конкретного варіанту, числові значення параметрів вимірювального
перетворювача, які необхідні для розрахунків.
2. Зміст пояснювальної записки.
В змісті перераховуються розділи пояснювальної записки з вказанням сторінок.
3. Вступ.
В вступі описується принцип дії вимірювального перетворювача, його
особливості, метрологічні характеристики, область застосування, вид і межі зміни
корисного сигналу. Об’єм вступу до 1 с.
4. Розробка структурної схеми електронної частини вимірювального
перетворювача.
5. Опис структурної схеми електронної частини вимірювального перетворювача.
В розділі потрібно описати взаємозв’язки та послідовність перетворення сигналів
для розробленої структурної схеми. Об’єм розділу до 1 с.
6. Розробка та розрахунок принципової електронної схеми вимірювального
перетворювача.
Для кожної складової структурної схеми потрібно розробити принципову
електронну схему, яка буде виконувати функцію блоку структурної схеми. Всі
фрагменти окремих принципових схем потрібно з’єднати в одну принципову
схему зі спільними лініями живлення та з послідовним перетворенням сигналу
зліва направо. Загальну принципову схему спочатку нанести на лист А2 з
міліметровими поділками. Після перевірки і корекції зробити розрахунок всієї
електронної схеми. Об’єм розділу 6-8 с.
7. Специфікація.
Всі вибрані електронні елементи та розраховані їхні параметри занести в
специфікацію.
8. Висновок.
У висновку перерахувати виконані роботи та розрахунки для даного курсового
проекту. Об’єм висновку до 0,5 с.
9. Список літератури.
Список літератури має включати 6-8 літературних джерел, вписаних згідно вимог.
Це мають бути книжки з електроніки та схемотехніки, посилання на електронні
джерела, в яких наведені параметри застосованих електронних компонентів.
Графічна частина.
Графічна частина курсового проекту – це принципова електронна схема
вимірювального перетворювача, яка виконується на листі А2 згідно діючих
стандартів і норм. Спочатку принципова електронна схема виконується в
чорновому варіанті на листі А2 з міліметровими поділками, а після перевірки і
виправлення зауважень переноситься на чистовик – лист ватману А2.
Методи та критерії оцінювання: Розподіл балів при оцінювання курсового проекту:
1 Вступ - 5 балів
2 Розробка структурної схеми - 35 балів
3 Розробка та розрахунок принципової електронної схеми - 35 балів
4 Специфікація - 10 балів
5 Висновки - 10 балів
6 Список літератури - 5 балів
Всього курсовий проект - 100 балів
Критерії оцінювання результатів навчання: Методи діагностики знань
1) опитування студентів під час виконання окремих розділів КП;
2) перевірка текстових та графічний матеріалів;
2) усна складова заліку з захисту курсового проекту.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Сосков А.Г., Колонтаєвський Ю.П. Промислова електроніка. Теорія і практикум: Підручник. 3-тє вид. – К.: Каравела, 2021.-496 с.
2. Матвієнко М.П. Основи електроніки: Підручник. Вид. 2-ге, перероб. та доп.- К.: Видавництво Ліра, 2017.-364 с.
3. Воробйова О.М., Панфілов І.П., Савицька М.П., Флейта Ю.В. Електроніка та мікросхемо техніка: Підручник. - Одеса: ОНАЗ, 2015.-298 с.
4. Руденко В.С., Ромашко В.Я., Трифонюк В.В. Промислова електронiка: Пiдручник-К.: Либiдь, 1993.-432с.
Допоміжна
1. Стахів П.Г., Коруд В.І., Гамола О.Є. Основи електроніки: функціональні елементи та їх застосування: підручник для студентів неелектротехнічних спеціальностей вищих навч. закладів. –Львів: “Новий Світ - 2000”; “Магнолія плюс”, 2003.-208 с.
2. Linear and interface circuits applications/D.E. Pippenger and E.J. Tobaben [and] contributors, C,L. .McCollum. Texas Instruments. P568 1988.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).