Программа дисциплины - Московский институт электроники и

Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет информационных технологий и вычислительной техники
Программа дисциплины Аналоговая схемотехника
для направления 230100.62 «Информатика и вычислительная техника».
Автор программы: Сафонов Сергей Николаевич, ssafonov@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры "Информационнокоммуникационные технологий"
«___»____________ 20
г.
«___»____________ 20
г.
«___»_____________20
г.
Зав. кафедрой ______________В.Н. Азаров
Рекомендована секцией УМС «Электроника»
Председатель __________________________
Утверждена УС факультета информационных технологий
и вычислительной техники
Ученый секретарь________________________
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
1. Цели и задачи дисциплины: Целью дисциплины является изучение студентами
аналоговых электронных узлов, применяемых в средствах вычислительной техники .
Задачами дисциплины является изучение методов построения, типовых схемотехнических
решений и методов схемотехнического проектирования аналоговых электронных
устройств.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Курс « Аналоговая схемотехника» относится к базовому циклу и читается на 6 семестре.
Предшествующие дисциплины:
 Математический анализ,
 Физика,
 Электротехника,
 Электроника,
 Информатика,
 Теория автоматов.

Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей:
 Микропроцессорные системы,
 Схемотехника функциональных узлов,
 Проектирование функциональных узлов,
 Проектирование специальных систем обработки информации.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-1, ОК-2, ОК-6, ОК-12, ПК-2, ПК-6, ПК-7, ПК-9, ПК-10, ПК-11
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- принципы построения функциональных узлов аналогового типа;
- принципы построения электронных устройств с использованием обратных связей;
- способы построения схем на операционных усилителях;
- схемотехнику активных фильтров;
- нормативно-технические документы по правилам оформления схем электрических.
Уметь:
- анализировать функциональные узлы;
- выбирать элементную базу для аналоговых узлов;
- проектировать типовые функциональные узлы;
- разрабатывать аналоговые узлы математической обработки сигналов.
Владеть:
- методами проектирования базовых схем с обратными связями;
- методами анализа аналоговых сигналов;
- навыками оформления схемотехнической документации;
- навыками автоматизированного анализа аналоговых узлов.
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего
Семестры (ч / ЗЕТ)
ч
90
ЗЕТ
2,5
90
2,5
0
0
0
0
0
0
0
36
18
0
1
0,5
36
18
1
0,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
36
0
1
0
36
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
18
0,5
18
0,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Расчётно-графические
работы
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Реферат
Другие виды
самостоятельной
работы
Экзамен
Вид промежуточной
аттестации (зачёт,
экзамен)
0
18
0
0,5
0
18
0
0,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
З
0
0
0
0
0
0
0
Аудиторные занятия
(всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия
(ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы
(ЛР)
Самостоятельная работа
(всего)
В том числе:
Курсовой проекта (работа)
Общая
трудоёмкость
часы 108
зачётные
единицы
6
---
108
---
0
3
3
3
---
0
0
0
0
0
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
Наименование
раздела дисциплины
Введение в
аналоговую
схемотехнику
2.
Схемотехника
транзисторных узлов
3.
Обратные связи в
электронных
устройствах
4.
Операционные
усилители (ОУ)
5.
Аналоговые узлы
математической
обработки сигналов
6.
Активные фильтры
7.
Генераторы
8.
Компараторы
9.
Автоматизация
схемотехнического
проектирования
аналоговых
электронных узлов
Содержание раздела
Основные понятия, термины и определения. Назначение
аналоговых электронных узлов в средствах вычислительной
техники. Структура аналого-цифровой системы обработки
информации. Виды сигналов. Спектры сигналов.
Преобразование Фурье.
Транзисторные источники тока, способы улучшения
характеристик. Токовые зеркала. Классический
дифференциальный усилитель, области применения,
способы улучшения параметров. Транзисторные ключи
большой мощности.
Структуры устройств с обратными связями.
Стабилизирующая и частотно-зависимая обратные связи.
Положительная обратная связь, условия самовозбужде-ния.
Обратная связь в релаксационных устройствах.
Классификация ОУ. Понятие об идеальном ОУ.
Погрешности ОУ. Параметры реальных ОУ и их влияние на
характеристики схемы. Типовые схемы включения ОУ.
Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики
каскадов на основе ОУ. Условия устойчивости схем на ОУ.
Частотная коррекция каскадов на ОУ.
Дифференциальные усилители на ОУ. Узлы математической
обработки: суммирующие и вычитающие устройства,
интегрирующие и дифференцирующие усилители.
Преобразователь ток-напряжение. Активные ограничители,
схемы детектирования сигналов, устройства выборкихранения.
Классификация фильтров. Параметры фильтров в частотной
и временной областях. Активные фильтры, области
применения, достоинства и недостатки. Активные фильтры
2-го порядка на основе ИНУН. Двойной Т-образный фильтр.
Биквадратные фильтры. Фильтры на переключаемых
конденсаторах.
Релаксационный генератор на ОУ. Генераторы
гармонических колебаний, критерий возникновения
генерации, генератор на основе Т-образного моста.
Структура компаратора напряжений, основные параметры.
Компаратор с гистерезисом. Регистрация попадания сигнала
в зону. Компаратор с «окном».
Задачи, этапы и методы проектирования аналоговых узлов и
устройств ЭВМ. Основы интегрированной системы
автоматизированного проектирования. Программные пакета
схемотехнического проектирования (моделирование
компонент, моделирование, анализ и оптимизация схем).
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
Микропроцессорные
системы
Схемотехника
функциональных
узлов
Проектирование
функциональных
узлов
Проектирование
специальных систем
обработки
информации
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
9
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
п/п
Семин
.
СРС
Всего
1.
Введение в аналоговую схемотехнику
2
0
0
0
0
2
2.
Схемотехника транзисторных узлов
2
2
4
0
2
10
3.
Обратные связи в электронных
устройствах
Операционные усилители
4
2
4
0
2
12
6
2
8
0
2
18
6
4
4
0
2
16
6.
Аналоговые узлы математической
обработки
Активные фильтры
6
4
4
0
2
16
7.
Генераторы
2
0
4
0
2
8
8.
Компараторы
2
0
0
0
2
4
9.
Автоматизация схемотехнического
проектирования аналоговых
электронных узлов
6
4
8
0
4
22
4.
5.
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
1.
2
Моделирование структуры операционных усилителей
2.
3
3.
4
4.
4
5.
5
6.
6
7.
7
8.
9
9.
9
Исследование влияния обратных связей на параметры
электронных узлов
Исследование амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик каскадов на операционных
усилителях
Исследование стабильности и устойчивости каскадов
на операционных усилителях
Моделирование интегрирующей и дифференцирующей
схем на операционных усилителях
Исследование передаточных функций активных
фильтров на операционных усилителях
Исследование генераторов гармонических и
импульсных колебаний
Изучение программного пакета схемотехнического
проектирования MicroCap (моделирование
электронных компонентов, моделирование, анализ и
оптимизация схем).
Схемотехническое моделирование электронного узла
(индивидуальное задание).
Трудоемкость
(часы/за
четные
единиц
ы)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
7. Примерная тематика курсовых проектов (работ) – не предусмотрены.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Каган Б.М. ЭВМ и системы: учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат,
2001.
2. М.Кауфман, А.Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике:
Справочник. В 2-ч. Т.1: Пер с англ./ под ред. Ф.Н.Покровского. – М.:
Энергоатомиздат, 2006.
3. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. – 2-е изд.,
испр. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.
4. Ф.Дж.Пейтон, В.Волош Аналоговая электроника на операционных усилителях. –
М.: БИНОМ, 2004.
б) дополнительная литература
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа
экономики» Программа дисциплины "Схемотехника" для направления
230100.62 "Информатика и вычислительная техника"
1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, в 3-х томах. Пер. с англ. 2-ое изд. М.: Мир, 2003.
в) программное обеспечение
1. Программа схемотехнического моделирования Qucs.
2. Программа схемотехнического проектирования электронных устройств MicroCap.
3. Программы Pc-Lab 2000 фирмы Velleman Instruments для поддержки электронных
измерительных приборов.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Информационно-справочные системы фирм-производителей электронных компонентов.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория, оснащенная ПК с ОС Windows XP и выше. Измерительная аппаратура:
электронные измерительные системы фирмы Velleman Instruments; электронные
осциллографы С1-67.
7