МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Функциональная электроника

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.03. Радиофизика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость2 ЗЕТ
Учебный план03_03_03_РФ-2-2019
Часов по учебному плану 72
в том числе:
аудиторные занятия 54
самостоятельная работа 18
Виды контроля по семестрам
зачеты: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 36 36 36 36
Сам. работа 18 18 18 18
Итого 72 72 72 72

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент, Трошкин Д.Н.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Функциональная электроника

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.03 РАДИОФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 12.03.2015г. №225)

составлена на основании учебного плана:
03.03.03 Радиофизика
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
Д.ф.-м.н. Лагутин А.А.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Заведующий кафедрой Д.ф.-м.н. Лагутин А.А.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Приобретение студентами фундаментальных знаний и практических навыков в области электроники, изучение определений и свойств электрических и электронных приборов, действий с ними, изучение способов преобразования сигналов и передачи информации, развитие навыков практических действий с радиоэлектронными схемами

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1 способностью понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования
ПК-2 способностью использовать основные методы радиофизических измерений
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.физические явления в аналоговых и цифровых радиоэлектронных приборах, основные свойства радиоэлектронных приборов, область их применения, основные принципы, законы построения и функционирования электронных систем, теоретические и экспериментальные методы оценки параметров радиоэлектронных приборов, основные методы моделирования полупроводниковых приборов, основные направления развития радиоэлектронных приборов и устройств
3.2.Уметь:
3.2.1.применять, эксплуатировать и производить выбор аналоговых и цифровых радиоэлектронных приборов, применять различные радиоэлектронные приборы при разработке радиоэлектронных схем, правильно применять радиоэлектронные устройства, измерять заданные параметры радиоэлектронных приборов, применять компьютерное моделирование для оценки работы конечного устройства на основе полупроводниковых приборов, самостоятельно осваивать новые радиоэлектронные приборы и устройства
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.навыками использования радиоэлектронной аппаратуры, методами радиофизических измерений, навыками использования компьютерных программ для моделирования радиоэлектронных приборов и устройств, навыками поиска и анализа информации

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Нелинейные электрические цепи. Диод.
1.1. Определение нелинейных электрических цепей. Область использования. Полупроводники. Диод. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода. Виды диодов. Лекции 7 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.2. Определение нелинейных электрических цепей. Область использования. Полупроводники. Диод. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода. Виды диодов. Практические 7 4 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
1.3. Использование диодов, схемы на основе диодов. Сам. работа 7 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
Раздел 2. Биполярный транзистор
2.1. Принцип работы транзистора. p-n-p и n-p-n транзисторы. Схемы включения транзистора. Схема с общей базой. Схема с общим эмиттером. Схема с общим коллектором. ВАХ транзистора. Входная ВАХ транзистора. Выходная ВАХ транзистора. Режимы работы транзистора. Эквивалентная схема транзистора. Динамическая характеристика транзистора. Лекции 7 4 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
2.2. Принцип работы транзистора. p-n-p и n-p-n транзисторы. Схемы включения транзистора. Схема с общей базой. Схема с общим эмиттером. Схема с общим коллектором. ВАХ транзистора. Входная ВАХ транзистора. Выходная ВАХ транзистора. Режимы работы транзистора. Эквивалентная схема транзистора. Динамическая характеристика транзистора. Практические 7 8 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
2.3. Использование биполярных транзисторов, схемы на биполярных транзисторах. Сам. работа 7 4 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
Раздел 3. Полевой транзистор
3.1. Виды полевых транзисторов (ПТ). ПТ с запертым p-n переходом. ВАХ. Параметры ПТ с запертым p-n переходом. ПТ с изолированным затвором. Транзисторы со встроенным и с индуцированным каналом. ВАХ. Параметры ПТ с изолированным затвором. Лекции 7 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
3.2. Виды полевых транзисторов (ПТ). ПТ с запертым p-n переходом. ВАХ. Параметры ПТ с запертым p-n переходом. ПТ с изолированным затвором. Транзисторы со встроенным и с индуцированным каналом. ВАХ. Параметры ПТ с изолированным затвором. Практические 7 4 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
3.3. Использование полевых транзисторов, схемы на полевых транзисторах. Сам. работа 7 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
Раздел 4. Усилители сигналов
4.1. Определение усилителя. Характеристики усилителя. Основные виды усилителей. Структурная схема усилителя. Классические схемы усилителей. Усилительный каскад с общим эмиттером. Усилительный каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Усилительный каскад с общей базой. Обратная связь в усилителях. Классификация обратной связи. Дифференциальные усилители. Операционные усилители (ОУ). Схемы на ОУ. Инвертирующий усилитель. Неинвертирующий усилитель. Преобразователь тока. Сумматор. Интегратор. Дифференциатор. Лекции 7 4 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
4.2. Определение усилителя. Характеристики усилителя. Основные виды усилителей. Структурная схема усилителя. Классические схемы усилителей. Усилительный каскад с общим эмиттером. Усилительный каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Усилительный каскад с общей базой. Обратная связь в усилителях. Классификация обратной связи. Дифференциальные усилители. Операционные усилители (ОУ). Схемы на ОУ. Инвертирующий усилитель. Неинвертирующий усилитель. Преобразователь тока. Сумматор. Интегратор. Дифференциатор. Практические 7 8 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
4.3. Расчет усилителей. Сам. работа 7 6 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
Раздел 5. Генераторы сигналов
5.1. Автоколебательные системы. Виды генераторов. Дифференциальное уравнение транзисторного автогенератора. Метод средней крутизны. Графический метод. Генераторы синусоидальных колебаний низкой частоты (НЧ). Генераторы на пьезокристаллических элементах. Релаксационные генераторы. Мультивибратор. Ждущий мультивибратор. Лекции 7 4 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
5.2. Автоколебательные системы. Виды генераторов. Дифференциальное уравнение транзисторного автогенератора. Метод средней крутизны. Графический метод. Генераторы синусоидальных колебаний низкой частоты (НЧ). Генераторы на пьезокристаллических элементах. Релаксационные генераторы. Мультивибратор. Ждущий мультивибратор. Практические 7 6 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
5.3. Построение генераторов сигналов заданной формы Сам. работа 7 2 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
Раздел 6. Преобразование сигналов
6.1. Требования к преобразованиям сигналов. Преобразования частоты. Параметрическая цепь. Основные операции преобразования сигналов. Умножение частоты. Модулирование амплитуды, частоты или фазы. Детектирование сигнала. Преобразование частоты. Перемножение сигнала в параметрической цепи. Амплитудная модуляция. Частотная модуляция. Фазовая модуляция. Детектирование модулированных колебаний. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний. Квадратичное и линейное детектирование. Детектирование частотно-модулированных сигналов. Преобразование частоты. Лекции 7 2 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
6.2. Требования к преобразованиям сигналов. Преобразования частоты. Параметрическая цепь. Основные операции преобразования сигналов. Умножение частоты. Модулирование амплитуды, частоты или фазы. Детектирование сигнала. Преобразование частоты. Перемножение сигнала в параметрической цепи. Амплитудная модуляция. Частотная модуляция. Фазовая модуляция. Детектирование модулированных колебаний. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний. Квадратичное и линейное детектирование. Детектирование частотно-модулированных сигналов. Преобразование частоты. Практические 7 6 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1
6.3. Супергетеродинный прием. Сам. работа 7 2 ПК-1, ПК-2 Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
1. Определение нелинейных электрических цепей. Область использования.
2. Полупроводники.
3. Диод.
4. Принцип работы транзистора. p-n-p и n-p-n транзисторы.
5. Схемы включения транзистора.
6. ВАХ транзистора.
7. Режимы работы транзистора. Эквивалентная схема транзистора. Динамическая характеристика транзистора.
8. Полевые транзисторы с запертым p-n переходом.
9. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
10. Определение усилителя. Характеристики усилителя. Основные виды усилителей.
11. Классические схемы усилителей.
12. Многокаскадные усилители. Коэффициент частотных искажений. Коррекция частотной характеристики.
13. Узкополосный усилитель.
14. Усилители медленно меняющихся сигналов. Дрейф.
15. Обратная связь в усилителях.
16. Дифференциальные усилители.
17. Операционные усилители (ОУ).
18. Автоколебательные системы. Виды генераторов.
19. Дифференциальное уравнение транзисторного автогенератора.
20. Трехточечные схемы.
21. Генераторы синусоидальных колебаний низкой частоты (НЧ).
22. Релаксационные генераторы.
23. Требования к преобразованиям сигналов. Преобразования частоты. Параметрическая цепь.
24. Основные операции преобразования сигналов.
25. Перемножение сигнала в параметрической цепи.
26. Амплитудная модуляция.
27. Частотная модуляция.
28. Фазовая модуляция.
29. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний. Квадратичное и линейное детектирование.
30. Детектирование частотно-модулированных сигналов.
31. Преобразование частоты. Структурная схема преобразователя. Диодный преобразова-тель. Транзисторный преобразователь.
32. Супергетеродинный прием.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Технология производства различных видов диодов. Использование диодов в различных электронных устройствах. Явление и виды пробоя.
Технология производства биполярных транзисторов. Линейные четырехполюсники. Соответствие параметров транзистора h, y и z – параметрам четырехполюсника.
Технология производства полевых транзисторов. Схемы с полевыми транзисторами. Частотные характеристики полевых транзисторов.
Многокаскадные усилители. Коэффициент частотных искажений. Коррекция частотной характеристики. Узкополосный усилитель. Усилители медленно меняющихся сигналов. Дрейф.
Режимы возбуждения автогенераторов. Трехточечные схемы. Индуктивная схема. Емкостная схема. Стабильность частоты генераторов синусоидальных колебаний.
Структурная схема преобразователя сигналов. Диодный преобразователь. Транзисторный преобразователь. Приемники сигналов. Супергетеродинный прием.
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
см. Приложение.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 А. В. Егоров, С. И. Матвеев, В. В. Поляков Основы радиоэлектроники и измерительной техники для специалистов по защите информации: учеб. пособие Изд-во АлтГУ, 2013 elibrary.asu.ru
Л1.2 Старосельский В. И. ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ. Учебное пособие для вузов: М.:Издательство Юрайт, 2019 biblio-online.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Романовский М. Н. Интегральные устройства радиоэлектроники: Учебники и учебные пособия для ВУЗов Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012 biblioclub.ru
Л2.2 Першин В.Т. Основы радиоэлектроники: учеб. пособие М. : Высшая школа // ЭБС "Лань", 2006 // ЭБС "Лань" e.lanbook.com
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Сайт издательства «Лань» (http://e.lanbook.com/)
6.3. Перечень программного обеспечения
LabVIEW 2012 Student Edition
Microsoft Windows
Microsoft Office
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Все лекционные материалы и практические задания разработаны на основе приведенной в РПД литературы.
При условии успешного выполнения всех практических заданий студент допускается к сдаче зачета.
Продолжительность зачета - 1 час 00 минут. Билет состоит из теоретического вопроса и практической задачи. Для получения оценки «зачтено» достаточно для задачи корректно описать способ решения, позволяющий получить ответ и дать ответ на теоретический вопрос.