Аналогова схемотехніка
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.172.10.O.015
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Доц., к.т.н. Бударецький Юрій Іванович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Знання компонентної бази електронних пристроїв телекомунікацій та радіотехніки.
2. Знання схемотехніки та принципів дії основних вузлів та пристроїв телекомунікацій та радіотехніки, їх характеристик і параметрів.
3. Уміння розраховувати параметри компонентів електронних вузлів та пристроїв і здійснювати їх вибір.
4. Уміння розраховувати характеристики і параметри типових функціональних вузлів радіоелектронної та телекомунікаційної апаратури
6. Уміння практичного використання сучасних електронно-обчислювальних засобів (MicroCAP, MathCAD, Multisim) для розрахунку і аналізу роботи електронних вузлів та пристроїв.
7. Практичні навики експериментального дослідження електронних вузлів і пристроїв.
загальні компетентності:
ЗК4 Визначеність та наполегливість при виконанні отриманих завдань та відповідальність.
ЗК7 Набуття гнучкого способу мислення, який дає можливість зрозуміти й розв’язати проблеми та задачі, зберігаючи при цьому критичне відношення до усталених наукових концепцій.
фахові компетентності:
ФК2 Базові уявлення про основні властивості напівпровідникових, діелектричних та інших функціональних матеріалів електроніки, про сучасні технології отримання таких матеріалів, виробництва компонентів і пристроїв електроніки та телекомунікацій, а також основи автоматизації процесів виробництва.
ФК4 Базові уявлення про сучасні комп’ютерні технології, інструменти та програмне забезпечення інженерних і наукових розрахунків, оброблення даних, графіки.
Результати навчання: ЗН6 Знання функціональних можливостей сучасних програмно-методичних комплексів автоматизованого проектування радіоелектронних пристроїв.
ЗН8 Здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності в області радіоелектронних кіл та схемотехніки, теорії електромагнітного поля, теорії радіоелектронних систем, теорії телекомунікаційних мереж, теорії автоматичного керування, методів аналізу радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж, процесів конструювання і виробництв, програмування програмно-апаратних систем, адміністрування інформаційних мереж, захисту інформації, інформаційних технологій.
ЗН9 Здатність продемонструвати поглиблені знання принаймні в одній з областей радіоелектронних і телекомунікаційних систем і мереж: радіоелектронні системи, телекомунікаційні системи і мережі, інформаційні мереж і зв’язку, технології конструювання та виробництва засобів телекомунікацій, проектування програмно-апаратних систем, розробка програмного забезпечення вбудованих систем, адміністрування інфокомунікаційних мереж, захист інформації в інфокомунікаціях.
УМ6 Застосування розуміння основних властивостей компонентної бази для забезпечення якості та надійності функціонування телекомунікаційних, радіотехнічних систем і пристроїв
УМ7 Застосування розуміння засобів автоматизації проектування і технічної експлуатації систем телекомунікацій та радіотехніки у професійній діяльності
УМ9 Уміння користуватися методикою оптимізації складу структури за критерієм мінімуму затрат при заданих обмеженнях на пропускну здатність і надійність, зокрема використовувати проблемно-орієнтовані програмні пакети
УМ20 Виконувати відповідні експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички за професійною тематикою
КОМ1 Грамотно застосовувати термінологію галузі електронних комунікацій та радіотехніки
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Електричний струм в твердих тілах;
Фізика твердого тіла;
Основи квантової теорії;
Лінійна алгебра;
Диференціальне та інтегральне числення;
Основи теорії кіл.
Короткий зміст навчальної програми: У курсі "Аналогова схемотехніка" розглядаються фізичні принципи роботи, характеристики і параметри сучасних електронних компонентів, методи та принципи побудови схемотехнічних рішень основних функціональних вузлів радіоелектронної та телекомунікаційної апаратури: підсилювачів, автогенераторів гармонічних коливань, імпульсних пристроїв, перетворювачів спектру, базових логічних елементів, їх характеристики і параметри.
Опис: Тема 1. Пасивні компоненти електроніки.
Класифікація пасивних компонентів. Резистори. Конденсатори. Котушки індуктивності.
Тема 2. Напівпровідникові прилади.
Поняття про напівпровідники та їх властивості. Електропровідність напівпровідників. Енергетичні зони напівпровідників. Власні та домішкові напівпровідники. Струми напівпровідника. Електричні переходи в напівпровідниках. Електронно-дірковий перехід: утворення, основні характеристики і параметри. Електронно-дірковий перехід при зовнішніх діях. Воль-амперна характеристика переходу. Властивості реального переходу: ВАХ та її залежність від температури і виду напівпровідника. Пробиття, ємності та моделі реального електронно-діркового переходу. Гетеропереходи, бар’єри Шоткі. Біполярні транзистори: будова, режими роботи, схеми вмикання, принцип дії, основні характеристики і параметри та моделі. Польові транзистори: основні поняття та класифікація. Польовий транзистор з керуючим p-n-переходом: будова, принцип дії, основні характеристики та параметри, моделі. Тиристори: будова, режими роботи, схеми вмикання, принцип дії, основні характеристики і параметри. Оптоелектронні прилади: будова, режими роботи, схеми вмикання, принцип дії, основні характеристики і параметри. Інтегральні мікросхеми: класифікація, особливості формування та електричних параметрів елементів, топологія.
Тема 3. Базові елементи аналогової схемотехніки.
Елементарні підсилювальні каскади на біполярних та польових транзисторах. Каскоди. Диференціальні підсилювальні каскади. Еталонні джерела струму.
Тема 4. Підсилювальні пристрої.
Підсилювачі постійного струму. Вибірні підсилювачі. Імпульсні підсилювачі. Операційні підсилювачі (ОП). Функціональні вузли на основі операційного підсилювача.
Тема 5. Автогенератори гармонічних коливань.
Основні поняття про автогенератори та принцип їх побудови. Умови виникнення автоколивань. RC–автогенератори. Стабілізація амплітуди коливань RC–автогенераторів. LC- автогенератори. Стабілізація амплітуди коливань LC–автогенераторів. Стабільність частоти автогенераторів та вплив зовнішніх факторів. Кварцева стабілізація частоти. Параметричні генератори гармонічних коливань.
Тема 6. Імпульсні пристрої.
Загальна характеристика імпульсних пристроїв. Параметри імпульсних сигналів. Обмежувачі амплітуди. Компаратори напруги. Автоколивальні мультивібратори. Затримані мультивібратори. Генератори пилоподібних імпульсів напруги.
Тема 7. Перетворювачі спектру.
Принципи побудови перетворювачів спектру. Помножувачі та перетворювачі частоти. Амплітудні модулятори. Кутова модуляція. Частотні та фазові модулятори. Амплітудні детектори. Детектування коливань з кутовою модуляцією. Частотні та фазові детектори.
Тема 8. Схемотехніка базових логічних елементів цифрових пристроїв.
Базові логічні елементи на біполярних транзисторах. Базові логічні елементи на МДН-транзисторах.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання студентів здійснюється у вигляді поточних тестувань після вивчення кожної з тем, а також виконання лабораторних робіт та виконання контрольних робіт (останнє – для заочної форми навчання).
Семестровий контроль здійснюється на підставі складання екзамену у письмово-усній формі, який проводиться в кожній академічній групі за розкладом семестрового контролю.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль - 40 балів:
- лабораторні роботи - 40 балів.
Екзаменаційний контроль - 60 балів:
- письмова компонента - 50 балів;
- усна компонента - 10 балів.
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: 1. Напівпровідники. Електричні переходи. Конспект лекцій з дисципліни «Компонентна база радіоелектронних засобів» для студентів базового напряму підготовки 6.050901 «Радіотехніка» "/ Упор. Якубенко В.М. - Львів: Видавництво «Львівська політехніка», 2011. – 23 с.
2. Напівпровідникові діоди. Конспект лекцій з дисципліни «Компонентна база радіоелектронних засобів» та «Технічна електроніка» для студентів базових напрямів підготовки 6.050901 «Радіотехніка» та 6.050903 «телекомунікації» "/ Упор. Капустій Б.О., Островський І.П., Якубенко В.М. - Львів: Видавництво «Львівська політехніка», 2010. – 11 с.
3. Польові транзистори та прилади із зарядовим зв’язком. Конспект лекцій з дисципліни «Компонентна база радіоелектронних засобів» та «Технічна електроніка» для студентів базових напрямів підготовки 6.050901 «Радіотехніка» та 6.050903 «телекомунікації» "/ Упор. Якубенко В.М., Капустій Б.О. - Львів: Видавництво «Львівська політехніка», 2010. – 15 с.
6. Інтегральні мікросхеми. Конспект лекцій з дисципліни «Компонентна база радіоелектронних засобів» та «Технічна електроніка» для студентів базових напрямів підготовки 6.050901 «Радіотехніка» та 6.050903 «телекомунікації» "/ Упор. Капустій Б.О., Островський І.П., Якубенко В.М. - Львів: Видавництво «Львівська політехніка», 2010. – 15 с.
7. Капустій Б.О., Кіселичник М.Д. Підсилювачі електричних сигналів: навч. посібн. – Л.: Вид-во НУ "Львівська політехніка", 2013. – 32 с.
8. Комп’ютерне моделювання та автоматизоване проектування радіоелектронних пристроїв. Ч. І. Аналогові пристрої. / Укл. Б.А. Мандзій, М.М. Змисний, І.В. Кулик. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 120 с.
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).
Аналогова схемотехніка (курсова робота)
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.172.10.O.019
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Доц., к.т.н. Бударецький Юрій Іванович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Виконання курсового проекту (курсової роботи) передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних:
здатність до системного мислення (КСО05),
наполегливість у досягненні мети (КСО07),
турбота про якість виконаної роботи (КСО08).
фахових:
здатність використовувати математичні методи в обраній професії (КЗН2).
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни фахівець повинен знати:
1. Будову, принцип дії, основні характеристики, параметри, моделі та застосування напівпровідникових компонентів електронних пристроїв телекомунікацій та радіотехніки;
2. Схемотехнічну реалізацією та принцип роботи основних електронних вузлів і пристроїв телекомунікації та радіотехніки: підсилювачів, автогенераторів, імпульсних пристроїв, перетворювачів спектру, базових логічних елементів, їх характеристики і параметри;
3. Методику схемотехнічного проектування електронних пристроїв та способи аналізу їх основних характеристик;
4. Методи та способи розрахунку параметрів компонентів спроектованих електронних пристроїв та їх вибору;
5. Методику аналізу електронних схем з допомогою комп’ютерних програмних засобів;
6. Способи експериментального дослідження електронних пристроїв.
Підготовлений фахівець повинен уміти:
1. Формувати структурні та електричні принципові схеми аналогових пристроїв;
2. Проводити розрахунок параметрів компонентів електронних вузлів та пристроїв і їх вибір;
3. Розраховувати основні параметри та характеристики електронних вузлів та пристроїв;
4. Використовувати сучасну радіовимірювальну апаратуру та комп’ютерні засоби для визначення основних параметрів і характеристик радіоелектронних та телекомунікаційних пристроїв;
5. Модернізувати електронні пристрої та покращувати їх технічні характеристики і параметри.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Для вивчення дисципліни "Аналогова схемотехніка" студент повинен отримати знання з таких попередніх дисциплін:
Із курсу фізики: з розділів «Електричний струм в твердих тілах», «Фізика твердого тіла», «Основи квантової теорії».
Із курсу вищої математики: з розділів "Лінійна алгебра", "Диференціальне та інтегральне числення", "Ряди Фур'є", "Звичайні диференціальні рівняння", "Операційне числення", "Основи теорії функцій комплексного змінного".
Із курсу «Основи теорії кіл», част. ІІ - методи формування математичних моделей та аналізу електронних кіл, їх основні властивості при характерних зовнішніх діях та характеристики і параметри.
Зміст дисципліни "Аналогова схемотехніка" тісно пов'язаний із супутною дисципліною "Основи теорії кіл", част. ІІ, в якій вивчається прохідні чотириполюсники, їх первинні та експлуатаційні параметри та методи аналізу нелінійних кіл.
Знання, отримані студентами при вивченні дисципліни "Аналогова схемотехніка", використовуватимуться в таких дисциплінах як: «Методи приймання та обробки сигналів», «Методи генерування та формування сигналів», «Електроживлення пристроїв та систем», а також в інших спеціальних дисциплінах, що вивчаються на наступних курсах.
Курсова робота з дисципліни "Аналогова схемотехніка" покликана визначити та закріпити основні методи та принципи побудови схемотехнічних рішень основних функціональних вузлів радіоелектронної та телекомунікаційної апаратури на прикладі розробки принципової схеми підсилювачів низької частоти.
Короткий зміст навчальної програми: Курсова робота з дисципліни "Аналогова схемотехніка" покликана визначити та закріпити основні методи та принципи побудови схемотехнічних рішень основних функціональних вузлів радіоелектронної та телекомунікаційної апаратури на прикладі розробки принципової схеми підсилювачів низької частоти.
Опис: Ознайомлення з завданням, методологією виконання курсового проекту (роботи) та уточнення варіанту завдання;
Розробка структурної схеми підсилювача та розрахунок її параметрів;
Вибір повної принципової схеми підсилювача;
Розрахунок усіх каскадів підсилювача низької частоти;
Розрахунок частотних спотворень підсилювача та схем живлення;
Розрахунок схеми підсилювача на ОП;
Перевірка розрахованих параметрів підсилювача на відповідність ТЗ та формування висновків;
Захист курсової роботи.
Методи та критерії оцінювання: 1. Поточний контроль у формі перевірки частин курсового проекту (роботи).
2. Підсумковий контроль у формі захисту курсового проекту (роботи).
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль - 60 балів
Захист роботи - 40 балів
ЗАГАЛОМ - 100 балів
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: 1. Грицьків Р.Д. Методичні вказівки до оформлення курсових робіт і проектів /основні вимоги/, Львів, ЛПІ, 1990.
2. Волошанська Н.Г., Сніцарук Л.А. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни “Аналогові електронні пристрої”.-Львів, ДУ“ЛП”, 1994.
3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Под ред. С.В. Якубовского, - М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.
4. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник /А.А. Бококов, А.Б. Гинцевич, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1982. - 744 с.
5. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник /А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др. Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989. – 384 с.
6. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник: /А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др., Под ред. А.В. Голомедова. -М.: Радио и связь, 1989. – 640 с.
7. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Советское радио, 1979. – 268 с.
8. Синклер Ян. Введение в цифровую звукотехнику. Пер. с анг. – М.: Энергоатомиздат, 1980. – 80 с.
9. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988. – 400 с.
10. Техника высококачественного звуковоспроизведения. /Н.Е. Сухов, С.Д. Бать, В.В. Колосов, А.Г. Чуканов. – К.: Техніка, 1985. – 160 с.
11. Верекин Л.Е. Бестрансформаторные усилители мощности. – М.: Радио и связь, 1984. – 128 с.
12. Цыкина А.В. Электронные усилители. – М.: Радио и связь, 1982. – 288 с.
13. Аскаев Д.И., Болотников В.А. Функциональные узлы высококачественного звуковоспроизведения. – М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.
14. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот./Безладнов Н.Л., Герценштейн Б.Я., Котелов Д.К. Под ред. Н.Л. Безладнова. – М.: Связь, 1978. – 368 с.
15. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1983. – 264 с.
16. Мандзій Б.А., Желяк Р.І. Основи аналогової мікросхемотехніки. Посібник для студентів радіотехнічних спеціальностей вузів України. /Під ред. д.т.н., проф. Мандзія Б.А., - Львів, "Тезаурус", 1993. – 186 с.
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).