УчебнаяПрогр_Схемотехника_Ядерной_Электроники_5курс_Яд

Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________ А.Л. Толстик
15.06.2015 г.
Регистрационный № УД-2454/баз.
СХЕМОТЕХНИКА ЯДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Учебная программа учреждения высшего образования
по учебной дисциплине для специальности
1-31 04 01-05 «Физика (ядерные физика и технологии)»
2015
1
Учебная программа составлена на основе Образовательного стандарта
ОСВО 1-31 04 01- 05 - 2010 №35, утвержденного и введенного в
действие постановлением Министерства образования Республики
Беларусь.
СОСТАВИТЕЛЬ:
М.В.Комар – доцент кафедры ядерной физики Белорусского
государственного университета, кандидат технических наук, доцент.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
В.П.Яновский – к.т.н., доцент кафедры энергоэффективных технологий
Учреждения
образования
«Международный
государственный
экологический университет им.А.Д.Сахарова
А.С. Лобко –
заместитель директора по научной работе НИУ
«Институт ядерных проблем» БГУ, д.ф.-м.н., доцент
Рекомендована к утверждению:
Кафедрой ядерной физики физического факультета Белорусского
государственного университета
(протокол №9 от 8 мая 2015 г.);
Советом физического факультета Белорусского государственного
университета
(протокол №
от
2015 г.)
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа курса "Схемотехника ядерной электроники" разработана для
специальности 1-31 04 01-05 «Физика (ядерные физика и технологии)».
В экспериментальной ядерной физике широко применяются электронные методы
для изучения быстро протекающих процессов, связанных с обработкой больших
объемов информации. В учебном плане по этой специальности предусмотрен ряд
теоретических лекционных курсов, содержанием которых является изучение
физических принципов функционирования различных электронных элементов и
устройств. Содержание материалов этих курсов обеспечивает достаточную
теоретическую подготовку студентов. Целью данного лекционного курса является
изучение схемотехнических особенностей электронных компонентов и схем,
используемых в ядерно-физических измерениях, с акцентом на практическое
применение современной элементной базы.
Содержание учебной программы составляют виды измерений и особенности
сигналов детекторов ионизирующих излучений, электронные схемы аналоговой и
цифровой обработки сигналов детекторов, электронные схемы измерения
амплитудных и временных распределений сигналов и электронные информационноуправляющие системы автоматизации ядерно-физических измерений. Для
приобретения практических навыков работы с электронными схемами предусмотрен
цикл лабораторных работ.
В результате изучения лекционного курса и выполнения лабораторных работ
студенты должны
Знать:
- особенности сигналов детекторов ионизирующих излучений;
- базовые принципы построения измерительной аппаратуры для ядерно-физических
измерений;
- технические возможности информационно-управляющих систем автоматизации
ядерных измерений.
Владеть:
- основами грамотного использования современной электронной элементной базы
для построения спектрометрической аппаратуры.
- знаниями особенностей функционирования электронных устройств, используемых
для автоматизации ядерно-физических измерений;
Уметь:
- эффективно использовать электронные компоненты для построения
измерительной аппаратуры;
- грамотно проводить ядерно-физические измерения и объяснять результаты
измерений.
Программа курса составлена в соответствии с требованиями образовательного
стандарта ОСВО 1-31 04 01-05, утвержденного Министерством образования РБ в
2010г. №35.
Общее количество часов, отводимое на изучение дисциплины – 118. Из них
аудиторное количество часов — 68. Аудиторные занятия проводятся в виде лекций
— 22 часа, семинаров – 6 часов и лабораторных работ - 40 часов. Контролируемая
самостоятельная работа студентов — 50 часов. Занятия проводятся в 10 семестре.
Форма аттестации — экзамен/ зачет.
3
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Виды измерений в ядернофизическом эксперименте.
Электронные схемы аналоговой
обработки сигналов детекторов.
Электронные схемы измерения
амплитудных распределений.
Электронные схемы для
временных измерений.
Электронные схемы цифровой
регистрации событий.
Информационно-управляющие
электронные системы
автоматизации ядерно-физических
измерений.
ВСЕГО ЧАСОВ
Лаб. занятия
Семинар.
Практич.,
Наименование тем
Лекции
№
п/п
Самост. работа
Количество часов
Аудиторных
2
6
4
2
8
10
4
2
12
10
2
2
8
10
4
4
4
6
8
10
40
50
22
6
4
4.
5.
5
6
2
4
4
2
2
8
Формы
контроля
знаний
3.
4
Литератур
а
2.
3
Кол-во
часов
УСР
1.
2
Виды измерений в ядернофизическом эксперименте.
Измерение интенсивности потоков
частиц ионизирующих излучений.
Энергетические измерения.
Временные измерения.
Структурная схема ядерно-физических
измерений. Статистические
характеристики сигналов детекторов
излучений. Согласование детектора с
электронными схемами. Источники
питания детекторов.
Электронные схемы аналоговой
обработки сигналов детекторов.
Задачи аналоговой обработки сигналов
детекторов. Требования к электронным
устройствам аналоговой обработки.
Формирующие цепи. Электронные
схемы предусилителей. Электронные
схемы усилителей с обратными
связями. Активные фильтры на
операционных усилителях.
Электронные схемы линейного
пропускания.
Электронные схемы измерения
амплитудных распределений.
Виды амплитудных измерений.
Дискриминаторы сигналов.
Дифференциальные амплитудные
анализаторы. Спектрометрические
АЦП. Электронные схемы цифровой
стабилизации амплитудного
спектрометра.
Электронные схемы временных
измерений.
Особенности временных измерений.
Электронные схемы временной
привязки. Электронные схемы
совпадений и антисовпадений.
Электронные схемы измерения малых
интервалов времени.
Электронные схемы цифровой
регистрации событий.
Измерение средней частоты следования
импульсов. Интенсиметры. Счетчики
Лаборатор
ные
занятия
1
Семинарс
кие
занятия
Название темы
Практичес
кие
занятия
№
п/п
Лекции
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
6
1,2,3
рефераты
10
1,2,3
6,8
10
1,2,4
12
рефераты
1,2,3
6
2
2
4
10
4
4
4,5,8
4
5
импульсов. Цифро-аналоговые
преобразователи. Запоминающие
устройства.
6.
Информационно-управляющие
электронные системы автоматизации
ядерно-физических измерений.
Современные микроконтроллеры.
Интерфейсы микроконтроллеров.
6
Всего
22
Текущая аттестация
12
6
экза
мен
40
10
7
рефераты
50
зачет
Защита
рефератов
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯЧАСТЬ
Формы контроля знаний
Реферативные работы, лабораторные работы.
Рекомендуемые темы реферативных работ:
1. Статистические характеристики сигналов детекторов излучений.
2. Спектрометрические АЦП.
3. Интерфейсы микроконтроллеров.
4. Измерение средней частоты следования импульсов. Интенсиметры.
5. Электронные схемы измерения малых интервалов времени.
6. Электронные схемы цифровой стабилизации амплитудного спектрометра.
7. Электронные схемы усилителей с обратной связью.
8. Зарядочувствительные усилители.
9. Полупроводниковые ЗУ.
Рекомендуемые лабораторные работы:
1. Построение схемы зарядочувствительного усилителя.
2. Исследование характеристик интегральных усилителей с обратной связью.
3. Исследование активных фильтров.
4. Исследование характеристик АЦП поразрядного взвешивания.
6
5. Построение и исследование амплитудно-временного преобразователя А→t.
6. Исследование формирующих цепей.
7. Построение одноканального амплитудного анализатора.
8. Изучение среды программирования KeilµVision4 микроконтроллера ARM STM32F4/
9. Программирование микроконтроллера STM32F4 для управления дозиметром.
Рекомендации по контролю качества усвоения знаний
и проведению аттестации
Для текущего контроля качества усвоения знаний по дисциплине
используются устные опросы, письменные отчеты по лабораторным работам
и написание реферативных работ по разделам дисциплины. Контрольные
мероприятия проводятся в соответствии с учебно-методической картой
дисциплины. В случае неявки на контрольное мероприятие по уважительной
причине студент вправе по согласованию с преподавателем выполнить его в
дополнительное время. Для студентов, получивших неудовлетворительные
оценки за контрольные мероприятия, либо не явившихся по неуважительной
причине, по согласованию с преподавателем и с разрешения заведующего
кафедрой мероприятие может быть проведено повторно.
Оценка реферативных работ проводится по десятибалльной шкале.
Оценка лабораторных работ также проводится по десятибалльной шкале.
Оценка текущей успеваемости рассчитывается как среднее оценок за
реферативную работу и за лабораторные работы.
Текущая аттестация по учебной дисциплине проводится в форме зачета по
лабораторным работам и зачета по теоретическому курсу.
Оценка текущей успеваемости служит для определения рейтинговой
оценки по дисциплине, которая рассчитывается как средневзвешенная оценка
текущей успеваемости. Рекомендуемые весовые коэффициенты: для оценки
текущей успеваемости — 0,5 для реферативных работ и 0,5 для
лабораторных работ.
Итоговая оценка по лабораторным работам включается в общую зачетную
оценку по лаборатории специализации в семестре, которая вычисляется, как
среднее арифметическое итоговых оценок по лабораторным работам всех
дисциплин, входящих в состав лаборатории специализации в соответствии с
утвержденным учебным планом.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Цитович А.П. Ядерная электроника. М.: Энергоатомиздат, 1984, 408с.
2. Гаврилов Л.Е. Основы ядерной электроники.Учебное пособие.-М.: НИЯУ МИФИ,
2010, 164с.
3. Шмидт Х. Измерительная электроника в ядерной физике. - М.:Мир,1989, 188с.
4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. -7изд.М.:Мир, БИНОМ, 2009, 595с.
7
5. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника.-СПб.:БХВ-Санкт-Петербург, 2000, 245с.
6. Маталин Л.А., Чубаров С.И. и др. Электронные методы ядерной физики. М.:Атомиздат, 1973, 345с.
7. В.И.Бугаев, М.П.Мусиенко, Я.М.Крайнык Лабораторный практикум по изучению
микроконтроллеров архитектуры ARM на базе модуля STM32F4. – М – Николаев,
2013, - 52с.
8. Ковальский Е. Ядерная электроника. - М.:Атомиздат,1972, 360с.
Дополнительная
1. Дмитриев Н.Н., Ковтюх А.С., Кривицкий Б.Х. Ядерная электроника.-М.:Изд-во
МГУ,1982.-238с.
2. Бахтияров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи.
–М.: Сов.Радио, 1980, - 280с.
3. Григорьев В.А., Колюбин А.А., Логинов В.А. Электронные методы ядернофизического эксперимента. М.:- Энергоатомиздат, 1988, 336с.
4. Басиладзе С.Г. Быстродействующая ядерная электроника.- М.: Энергоиздат, 1982,
- 236с.
8
Протокол согласования учебной программы УВО
Название дисциплины, с
которой требуется
согласование
Название кафедры
Основы
радиоэлектроники
Кафедра ядерной
физики
Основы
автоматизации
физического
эксперимента
Кафедра яддерной
физики
Предложения об
изменениях в
содержании
учебной программы
учреждения
высшего
образования по
учебной
дисциплине
Решение, принятое
кафедрой, разработавшей
учебную программу (с
указанием даты и номера
протокола)
Оставить
содержание
учебной
дисциплины без
изменения
Оставить
содержание
учебной
дисциплины без
изменения
9
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ УВО
на _____/_____ учебный год
№№
пп
Дополнения и изменения
Основание
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
(протокол № ____ от ________ 20__ г.)
Заведующий кафедрой
ядерной физики, к.ф.-м.н., доцент
УТВЕРЖДАЮ
Декан физического факультета
д.ф.-м.н., профессор
А.И.Тимощенко
В.М. Анищик
10