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

Электроника и схемотехника

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра информационной безопасности
Направление подготовки10.03.01. Информационная безопасность
ПрофильБезопасность автоматизированных систем (в сфере профессиональной деятельности)
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план10_03_01_ИБ-1-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 56
самостоятельная работа 61
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (4) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 28 28 28 28
Практические 28 28 28 28
Сам. работа 61 61 61 61
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент, Егоров А.В.

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

Рабочая программа дисциплины
Электроника и схемотехника

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 10.03.01 ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 01.12.2016г. №1515)

составлена на основании учебного плана:
10.03.01 Информационная безопасность
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра информационной безопасности

Протокол от 08.06.2020 г. № 10-2019/20
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор Поляков В.В.


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 информационной безопасности

Протокол от 08.06.2020 г. № 10-2019/20
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Поляков В.В.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью изучения курса «Электроника и схемотехника» является: сформировать необходимый минимум специальных теоретических и практических знаний, которые обеспечили бы возможность понимать и анализировать процессы в радиоэлектронных цепях систем обработки информации. Это достигается обучением студентов принципам работы, важнейшим количественным соотношениям и методам анализа радиоэлектронных устройств в системах обработки информации.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3 способностью применять положения электротехники, электроники и схемотехники для решения профессиональных задач
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные радиоэлектронные элементы и их применение; принцип работы основных радиоэлектронных схем; методы настройки радиоэлектронных узлов
3.2.Уметь:
3.2.1.использовать базовые элементы радиоэлектронной аппаратуры; анализировать работу радиоэлектронных систем; пользоваться современной научно-технической информацией по радиоэлектронике
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.экспериментальными методами анализа радиоэлектронных схем; методами расчета базовых радиоэлектронных схем; методами машинного анализа аналоговых и цифровых элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение. Основные понятия теории электрических цепей
1.1. Цель и задачи курса "Электроника и схемотехника", основные разделы курса и их содержание, связь с другими дисциплинами. Роль в подготовке специалистов по информационной безопасности автоматизированных систем. Ток, напряжение, мощность и энергия. Элементы электрических цепей и их уравнения. Электрические цепи и уравнения соединений. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
1.2. Ток, напряжение, мощность и энергия. Элементы электрических цепей и их уравнения. Электрические цепи и уравнения соединений. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 2. Электрические цепи при гармоническом воздействии. Анализ цепей в частотной области.
2.1. Гармонические колебания и комплексная амплитуда. Уравнения элементов в комплексной форме. Уравнения соединений в комплексной форме. Мгновенная, активная, полная и реактивная мощность. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
2.2. Уравнения элементов в комплексной форме. Уравнения соединений в комплексной форме. Практические 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
2.3. Гармонические колебания и комплексная амплитуда. Уравнения элементов в комплексной форме. Уравнения соединений в комплексной форме. Мгновенная, активная, полная и реактивная мощность. Сам. работа 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 3. Сложные электрические цепи
3.1. Особенности анализа сложных цепей. Метод узловых напряжений. Метод контурных токов. Свойства линейных цепей. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
3.2. Метод узловых напряжений. Метод контурных токов. Практические 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
3.3. Метод узловых напряжений. Метод контурных токов. Свойства линейных цепей. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 4. Четырехполюсники и фильтры. Цепи с распределенными параметрами
4.1. Четырехполюсники. Электрические фильтры. Длинные линии и телеграфные уравнения. Коэффициенты отражения, стоячие и смешанные волны. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
4.2. Четырехполюсники. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
4.3. Четырехполюсники. Электрические фильтры. Длинные линии и телеграфные уравнения. Коэффициенты отражения, стоячие и смешанные волны. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 5. Радиотехнические сигналы и их спектры. Элементы статистической радиотехники. Воздействие сигналов на линейные электрические цепи.
5.1. Линейные пространства сигналов и понятие спектра. Ряд Фурье. Интеграл Фурье. Преобразование сигналов в линейной цепи. Примеры спектров прямоугольного, треугольного и др. сигналов.Случайные сигналы в радиотехнике. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
5.2. Преобразование Фурье Практические 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
5.3. Ряд Фурье. Интеграл Фурье. Спектров прямоугольного, треугольного и др. сигналов. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 6. Полупроводниковые приборы. Диоды.
6.1. Носители заряда в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковые диоды. Эквивалентные схемы р-п перехода. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
6.2. Эквивалентные схемы р-п перехода.Полупроводниковые диоды. Сам. работа 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 7. Биполярные транзисторы. Параметры полупроводниковых приборов.
7.1. Структура биполярного транзистора и назначение основных областей. Принцип действия. Физические процессы в базе транзистора, взаимодействие переходов. Коэффициент передачи по току в схеме с ОБ. Принцип усиления мощности. Биполярный транзистор как четырехполюсник. Эквивалентные схемы биполярного транзистора. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
7.2. Эквивалентные схемы биполярного транзистора. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 8. Полевые транзисторы. Параметры полупроводниковых приборов.
8.1. Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом. Структура, назначение основных областей. Принцип действия. Статические стоковые и сток-затворные характеристики, их зависимость от температуры. Эквивалентные схемы полевого транзистора. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
8.2. Эквивалентные схемы полевого транзистора. Сам. работа 4 3 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 9. Усилители. Основные каскады усилителей. Обратная связь.
9.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах. Резистивный и резонансный усилитель. Обратная связь в усилителях Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
9.2. Резистивный и резонансный усилитель. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
9.3. Обратная связь в усилителях Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 10. Интегральные схемы. Элементы интегральных схем. Дифференциальный усилитель. Операционные усилители.
10.1. Интегральные схемы и их элементы. Дифференциальный каскад. Коэффициент передачи дифференциального и синфазного сигналов, относительное ослабление синфазной составляющей сигнала, входное и выходное сопротивления для дифференциальных и синфазных сигналов. Генераторы тока, операционные усилители и их структура. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
10.2. Операционные усилители и их структура. Практические 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
10.3. Операционные усилители и их структура. Сам. работа 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 11. Схемотехника устройств на аналоговых интегральных микросхемах
11.1. Типовые схемы электронных устройств на операционных усилителях. Схемы с однопетлевой обратной связью. Инвертирующее и неинвертирующее включения операционного усилителя. Измерительный усилитель. Интегрирующие и дифференцирующие звенья. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
11.2. Типовые схемы электронных устройств на операционных усилителях. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
11.3. Типовые схемы электронных устройств на операционных усилителях. Интегрирующие и дифференцирующие звенья. Сам. работа 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 12. Аналоговые перемножители сигналов. Нелинейное и параметрическое преобразование сигналов. Модуляция и демодуляция. Преобразование частоты;
12.1. Нелинейный элемент и воздействие на него одного сигнала. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов. Модуляция и демодуляция сигналов. Операционные усилители с нелинейной обратной связью. Схемы сжатия динамического диапазона сигнала, логарифмические усилители. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
12.2. Операционные усилители с нелинейной обратной связью. Схемы сжатия динамического диапазона сигнала, логарифмические усилители. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
12.3. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов. Операционные усилители с нелинейной обратной связью. Схемы сжатия динамического диапазона сигнала, логарифмические усилители. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 13. Генераторы колебаний.
13.1. Принципы построения генераторов сигналов. Положительная обратная связь. Условия возникновения незатухающих колебаний. Основные типы генераторов гармонических и импульсных сигналов. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
13.2. Генераторы гармонических и импульсных сигналов. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
13.3. Основные типы генераторов гармонических и импульсных сигналов. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 14. Импуолсные и цифровые устройства. Логические элементы цифровых устройств.
14.1. Импульсные и цифровые устройства. Базовые элементы цифровых интегральных схем. Ключи, элементы И, ИЛИ, НЕ. Особенности ТТЛ, ЭСЛ, МОП, КМОП интегральных схем. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
14.2. Особенности ТТЛ, ЭСЛ, МОП, КМОП интегральных схем. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 15. Триггеры. Компараторы. Мультивибраторы.
15.1. Комбинационные устройства. Элементарные ячейки памяти. Триггеры, счетчики и регистры.Компараторы. Мультивибраторы. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
15.2. Комбинационные устройства. Счетчики. Практические 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
15.3. Комбинационные устройства. Триггеры, счетчики и регистры. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 16. Цифровая обработка сигналов. Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.
16.1. Дискретизация и квантование. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
16.2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Сам. работа 4 3 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 17. Быстрые преобразования. Цифровые фильтры.
17.1. Дискретное преобразование Фурье. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье. Цифровая фильтрация сигналов. Цифровые фильтры. Лекции 4 2 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
17.2. Цифровая фильтрация сигналов. Цифровые фильтры. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
Раздел 18. Моделирование электронных устройств с использованием программ схемотехнического анализа
18.1. Определение задач моделирования. Построение модели анализируемого устройства с учетом упрощающих допущений. Обзор программ схемотехнического моделирования. Лекции 4 1 ОПК-3 Л1.1, Л2.1
18.2. Построение модели анализируемого устройства с учетом упрощающих допущений. Сам. работа 4 4 ОПК-3 Л1.1, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
см. Приложение
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
см. Приложение
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.М. Водовозов Основы электроники: Учебное пособие Москва-Вологда : Инфра-Инженерия, 2016 // ЭБС "Университетская библиотека online" biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Суханова Н. В. Основы электроники и цифровой схемотехники: Учебное пособие Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2017 // ЭБС "Университетская библиотека online" biblioclub.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Э2 www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
Э3 www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
Э4 www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
Э5 www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
Э6 www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
Э7 www.intuit.ru/ Образовательный сайт
Э8 www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э9 www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
Э10 www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Э11 курс на moodle "электроника и схемотехника" portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Office
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
Профессиональные базы данных:
1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com);
2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru

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, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
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

Рекомендации по подготовке к лекционным занятиям
- перед очередной лекцией необходимо просмотреть по конспекту материал предыдущей лекции.
- бегло ознакомиться с содержанием очередной лекции по основным источникам литературы в соответствии с рабочей программой дисциплины;
- обратить особое внимание на сущность и графическое сопровождение основных рассматриваемых теоретических положений.
Рекомендации по подготовке к лабораторным работам
- руководствоваться графиком лабораторных работ РПД;
- накануне перед очередной работой необходимо по конспекту или в методических указаниях к работе просмотреть теоретический материал работы;
- на лабораторном занятии, выполнив разработку алгоритма и реализовав задание на языке высокого уровня, необходимо проанализировать окончательные результаты и убедится в их достоверности;
- обратить внимание на оформление отчета, в котором должны присутствовать: цель работы, описание алгоритма, журнал опытных данных, реализация в опыте, цели работы, необходимые графические зависимости (при их наличии) и их анализ, результаты работы и выводы;
- при подготовке к отчету руководствоваться вопросами, приведенными в методических указаниях к данной работе, тренажерами программ на ЭВМ по отчету работ и компьютерным учебником.
Рекомендации по подготовке к самостоятельной работе
- руководствоваться графиком самостоятельной работы;
- выполнять все плановые задания, выдаваемые преподавателем для самостоятельного выполнения, и разбирать на семинарах и консультациях неясные вопросы;
- подготовку к экзамену необходимо проводить по экзаменационным теоретическим вопросам
- при подготовке к экзамену параллельно прорабатываете соответствующие теоретические и практические разделы курса, все неясные моменты фиксируйте и выносите на плановую консультацию.