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

Основы электроники
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-4-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 72
самостоятельная работа 45
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (4) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Лабораторные 18 18 18 18
Практические 36 36 36 36
Сам. работа 45 45 45 45
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
канд. техн. наук, доцент, С.Ф. Дмитреив

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Д.Д. Рудер

Рабочая программа дисциплины
Основы электроники

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Изучение основ физических процессов, протекающих в полупроводниковых структурах. Научиться проводить расчеты электронных схем, реализацию и измерения их параметров, а также тестирование и калибровку готовых радиоэлектронных устройств.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
ПК-2: способностью проводить научные исследования в избранной области экспериментальных и (или) теоретических физических исследований с помощью современной приборной базы (в том числе сложного физического оборудования) и информационных технологий с учетом отечественного и зарубежного опыта
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Об основных явлениях и законах электротехники; об электротехнической терминологии и символике; о методах анализа электрических цепей постоянного и переменного тока; об устройстве, принципе работы, характеристиках электромагнитных устройств; об основах цифровой и аналоговой электроники; о современной элементной базе; о принципе работы электроизмерительных приборов и электронных устройств
3.2.Уметь:
3.2.1.Пользоваться электроизмерительными приборами для измерения параметров электрических и электронных схем; проводить их исследования на практике.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Иметь навыки расчета линейных электрических цепей постоянного и переменного тока. Практической работы с электронными устройствами, измерения параметров электронных схем.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1.
1.1. Основные сведения об электровакуумных и полупроводниковых приборах Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.2. Полупроводники и диэлектрики, колебательный контур Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.3. Принцип распространения сигналов в линиях связи Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.4. Устройства электроники (усилители, стабилизаторы, фильтры, генераторы гармонических колебаний) Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.5. Общие сведения об элементной базе схемотехники. Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.6. Аппараты для ДМВ и СМВ терапии. Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.7. Лек Цифровые способы передачи информации: представление информации физическими сигналами, последовательный и параллельный код. Лекции 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.8. Аналоговые и цифровые каналы связи Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.9. Элементная база современных цифровых устройств. Лекции 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.10. Определение параметров резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.11. Функциональные узлы и блоки цифровой аппаратуры Лекции 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.12. Определение параметров полупроводниковых диодов и транзисторов Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.13. Запоминающие устройства на основе БИС/СБИС: классификация и параметры Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.14. Изучение механизмов поглащения ВЧ энергии в биотканях Лабораторные 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.15. Оперативное запоминающее устройство: принцип работы. Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.16. Исследование базовых логических элементов Лабораторные 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.17. Постоянное запоминающее устройство: принцип работы. Лекции 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.18. Исследование функциональных схем, построенных на базовых логических элементах. Лабораторные 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.19. Примеры построения устройств формирования, обработки и передачи биомедицинской информации на основе микропроцессорных устройств и микроконтроллеров. Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.20. Формирователи импульсных сигналов Лабораторные 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.21. Основные направления развития БТС, отражающие тенденции и проблемы совершенствования медико- биологических и экологических исследований. Лекции 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.22. Исследование работы дешифратора, шифратора, сумматора, триггера Лабораторные 4 1 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.23. Расчет мостовой схемы выходного каскада электромиостимулятора со стимуляцией током Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.24. Исследование работы дешифратора, шифратора, сумматора, триггера Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.25. Расчет генератора управляемого напряжением (ГУН) схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.26. Исследование работы дешифратора, шифратора, сумматора, триггера Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.27. Исследование работы дешифратора, шифратора, сумматора, триггера Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.28. Конструирование и расчет печатных плат. Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.29. Ориентировочный расчет показателей безотказности выходного каскада Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.30. Расчет генератора на основе таймера 555 Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.31. Вольамперная характеристика полупроводникового диода Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.32. Температурные свойства диодов Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.33. Последовательное и параллельное соединение диодов Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.34. Применение диодов в выпрямительных устройствах Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.35. Биполярный транзистор Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.36. Эквивалентные схемы замещения транзистора Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.37. Влияние температуры на работу транзистора Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.38. Составной транзистор Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.39. Полевые транзисторы Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.40. Устройства динистора Практические 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.41. Общие характеристики сигналов Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.42. Пассивные и активные элементы Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.43. Электронные усилители электрических сигналов Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.44. Аналоговая фильтрация Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.45. Генераторы Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.46. Цифровые сигналы Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.47. Элементы цифровой логики Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.48. Помехи в цифровой технике Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.49. Цифровые логические устройства Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.50. Запоминающие устройства Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.51. Программируемые логические интегральные схемы Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.52. Цифро-аналоговые преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.53. Аналого-цифровые преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.54. Принципы действия измерительных преобразователей Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.55. Электростатические преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.56. Электромагнитные преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.57. Электромеханические преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.58. Ионизационные преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.59. Фотоэлектрические преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.60. Резистивные преобразователи Сам. работа 4 2 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.61. Термоэлектрические преобразователи Сам. работа 4 3 ПК-1, ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2
1.62. Мост Уитстона Сам. работа 4 2 Л2.1, Л1.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
основные сведения об электровакуумных и полупроводниковых приборах, выпрямителях, колебательных системах, антеннах; усилителях. генераторах электрических сигналов;
общие сведения о распространении радиоволн:
принцип распространения сигналов в линиях связи;
сведения о волоконно-оптических линиях;
цифровые способы передачи информации;
общие сведения об элементной базе схемотехники (резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, элементы оптоэлектроники)
логические элементы и логическое проектирование в базисах микросхем;
функциональные узлы (дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, цифровые компараторы, сумматоры, триггеры, регистры, счетчики);
запоминающие устройства на основе БИС/СБИС;
цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Классификация запоминающих устройств(ЗУ). Структурная схема и условное графическое обозначение ЗУ. Постоянные запоминающие устройства. Flash-память. Построение плат памяти. Классификация ПЛИС по структурному признаку. Упрощенное изображение схем. Программируемые логические матрицы. Программируемые аналоговые интегральные схемы. Дискретизация и квантование непрерывного сигнала. Структурная схема ЦАП. Параметры ЦАП, АЦП. Типы АЦП. Сигма-дельта АЦП
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Смирнов Ю.А., Соколов С.В., Титов Е.В. Основы микроэлектроники и микропроцессорной техники: Учебное пособие ЭБС Лань, 2013 // ЭБС "Лань" https://e.lanbook.com/book/12948
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Том 1: Учебное пособие Москва : ДМК Пресс, 2009 // ЭБС "Лань" https://e.lanbook.com/book/915
Л2.2 Зырянов Ю.Т., Белоусов О.А., Федюнин П.А. Основы радиотехнических систем: Учебное пособие ЭБС Лань, 2015 // ЭБС "Лань" https://e.lanbook.com/book/67469
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Основы электроники, автор Дмитриев С.Ф. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=4334
6.3. Перечень программного обеспечения
Программное обеспечение: операционная система семейств Windows/Unix; приложения виртуальных машин Innotek VirtualBox и др.; антивирусные программы: Avast, Avira AntiVir и др. диспетчеры архивов: 7-zip и др.; файл-менеджеры: Far, Unread Commander и др.; офисный пакет Microsort Office, включающий приложения: о текстовый процессор Word, о табличный процессор Excel, о СУБД Access,
программа создания презентаций PowerPoint, о программа создания печатной продукции Publisher и др. пакеты для символьных вычислений: MathCAD, Maxima и др.; пакеты компьютерной графики: Photoshop.

AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
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)
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
209аК лаборатория электричества и магнетизма - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; анализатор С4-53; весы торсионные; вольтметр VM-70 (9 шт.); вольтметр Щ 1413; генератор (Г4-18); генератор Г3-118; генератор Г4-79; генератор Г5-54; генератор Г5-56; измеритель магнитной индукции Ш1-8; измеритель транзисторов Л2-54; измеритель универсальный Е7-11; источние питания постоянного тока Б5-49; источник 4209; источник питания "Агат"; компенсатор высокочастотный Фойспера; комплекс высокочастотный; М-н емкости Р-513; М-н сопр. Р33; М-н сопрот. МСР60-М; магазин емкостей Р5025; магазин емкости Р544; микроскоп МБС-9 (2 шт.); мост Е7-4; осциллограф ЕО-211; осциллограф ЕО-213; осциллограф С1-48П; осциллограф С1-68; осциллограф С1-70 (2 шт.); осциллограф С8-13 (2 шт.); прибор комбинированный цифровой Щ4310; прибор Ф206; самописец Н3037/2; самописец Н338/6; сейф; сетевой регулятор 220/20; сосуд Дьюара (2 шт.); стабилизатор 3217; стабилизатор 3218 (3217); стабилизатор 3221; стабилизатор 4205; стабилизатор напряжения 4208; станок намоточный; тензоусилитель "Топаз-3" (2 шт.); усилитель мощности LV-103; усилитель напряжения У5-9; усилитель У5-9; частотомер Ч3-24; частотомер Ч3-33; частотомер Ч3-34А; генератор Г3-104; генератор Г3-56/1; генератор Г5-48; источник питания ВРН-1; холодильник "Вега".

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. приложение (ФОС)