1 - Горный

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
___________________
Руководитель ООП
по направлению 210100
декан ЭФ проф. В.А. Шпенст
_______________________
Зав.кафедрой ЭС
проф. В.А. Шпенст
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Методы
анализа и расчёта электронных схем»
Направление подготовки бакалавра
210100–электроника и наноэлектроника
Профиль промышленная электроника
Квалификация выпускника: бакалавр
Форма обучения:очная
Составители:
профессор каф. ЭС О.П. Германович
доцент каф. ЭС И.И. Растворова
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины «Методы анализа и расчёта электронных схем»
является ознакомление с методами анализа и расчёта электронных схем
как с современной технологией научного исследования.
Задачи изучения дисциплины ознакомление с методами анализа и
расчета как с современной технологией научного исследования,
используемой для прогноза развития реальных процессов, а также
прогноза и оптимизации свойств изучаемого объекта; ознакомление с
основными этапами математического моделирования элементов
электронной техники и принципами, лежащими в основе построения
математических моделей электронных схем.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Методы анализа и расчёта электронных схем»
относится к циклу дисциплин по выбору студента профессионального
цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки специалистов
210100 «Электроника и наноэлектроника».
Содержание
дисциплины
тесно
связано
со
знаниями,
приобретенными в ходе изучения предшествующих дисциплин: «САПР
ЭУ», «Информатика» и «Математика». В свою очередь, данная
дисциплина является базовой для дисциплины учебного плана:
«Отладочные средства микропроцессорных систем», выпускной
квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих компетенций:
ОК-10.
Способность
использовать
основные
законы
естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности,
применять методы математического анализа и моделирования,
теоретического и экспериментального исследования;
ПК-3. Готовность учитывать современные тенденции развития
электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных
технологий в своей профессиональной деятельности;
ПК-10. Готовность выполнять расчет и проектирование
электронных приборов, схем и устройств различного функционального
назначения в соответствии с техническим заданием с использованием
средств автоматизации проектирования;
2
В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами
знаний по дисциплине:
Знать:
 принципы, лежащие в основе анализа и расчета электронных схем;
 принципы и правила, на которые опираются методы анализа и
расчёта электронных схем.
Уметь:
использовать
математического
описание
полученные
процессов
и
навыки
явлений,
в
построении
протекающих
в
электронных схемах.
Владеть: - информацией о новейших разработках в области расчёта
электронных схем.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 5 зачётных единиц.
Вид учебной работы
Всего часов
Семестры
7
180
Всего
180
Аудиторные занятия: в том числе
Лекции
Практические занятия (ПЗ), в том числе в
интерактивной форме:
Самостоятельная работа: в том числе
Подготовка к лекциям, практическим
занятиям
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (экзамен)
Общая трудоёмкость
час.
зач. ед.
51
17
34
51
17
34
93
26
93
26
59
Экзамен
180
5
59
Экзамен
180
5
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ Наименование раздела
п/п
дисциплины
1
2
1 ХАРАКТЕРИСТИКИ И
МОДЕЛИ
ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
2
АНАЛИЗ
ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Содержание раздела
3
Основные
термины
и
определения.
Классификация электронных устройств, их
характеристики и параметры. Задачи анализа в
схемотехническом проектировании электронных
устройств. Краткая характеристика основных
видов
и
методов
анализа,
программ
схемотехнического моделирования. Особенности расчета аналоговых, цифровых и аналогоцифровых схем. Тpебования к моделям. Общая
характеристика и классификация моделей.
Модели компонентов и схем промышленной
электроники. Макромодели. Аппpоксимация
характеристик приборов и устройств.
2.1.
Статический
анализ.
Задачи
и
особенности анализа статических режимов
электронных схем. Классификация и оценка
методов статического расчета и алгоритмов их
реализации. Графические методы расчета
диодных и транзисторных схем. Аналитический
анализ с помощью кусочно-линейных схем.
Графоаналитический метод последовательных
приближений. Численный кусочно-линейный
анализ. Методы численного нелинейного
анализа: простых итераций, Зейделя, НьютонаРафсона, Бройдена. Автоматизированный расчет
статических характеристик.
2.2. Частотный анализ. Задачи частотного
анализа и обзор методов расчета частотных
характеристик. Метод эквивалентных схем для
определения
малосигнальных
выходных
параметров (функций) схем. Обобщенный
матричный метод узловых
потенциалов.
Использование стандартных подпрограмм для
частотного анализа в области малого сигнала.
Частотные характеристики электронных схем.
Аналитические и численные методы расчета
частотных характеристик. Частотный анализ при
большом сигнале.
4
№ Наименование раздела
п/п
дисциплины
3 МЕТОДЫ АНАЛИЗА И
РАСЧЁТА
4
ОСНОВЫ
СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО
РАСЧЕТА ПРИ
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ
ОПТИМИЗАЦИИ
ЭЛЕКТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ
Содержание раздела
3.1. Анализ чувствительности и допусков
электронных
схем.
Методы
расчета
коэффициентов влияния (чувствительности).
Расчет допусков электронных схем для
детерминированного,
вероятностного
и
смешанного случаев
3.2. Анализ переходных процессов. Задачи
анализа электронных схем во временной
области. Обзоp методов расчета переходных
характеристик. Явная и неявная формы
исходных
моделей.
Расчет
переходных
процессов численными (квазианалитическими)
методами с использованием стандартных
подпрограмм. Точность и устойчивость явных и
неявных методов численного интегрирования.
Особенности анализа переклюю-чательных
схем.
Схемотехнические,
логические
и
операторно-рекуррентные методы анализа и их
сравнительная оценка. Составление разностных
уравнений и их решение с помощью
дискретного преобразования Лапласа. Метод
усредненных переменных состояния. Анализ
установившегося режима переходных процессов
и устойчивости. Пpимеpы логического и
схемотехнического моделирования.
Постановка задачи технической оптимизации.
Составление полной модели электронного
устройства и ее проверка. Составление целевой
функции для критерия оптимальности. Методы
непрерывной параметрической и дискретной
оптимизации
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1.
2.
Отладочные
средства
микропроцессорных систем
Выпускная квалификационная
работа
Номера
разделов
данной
дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1
2
3
4
+
+
+
+
+
+
+
5
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Наименование раздела дисциплины
ХАРАКТЕРИСТИКИ
И
МОДЕЛИ
ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И РАСЧЁТА
ОСНОВЫ
СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО
РАСЧЕТА ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ
ОПТИМИЗАЦИИ
ЭЛЕКТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ
Лекции
Практ.
занятия
СРС*
Всего
час.
4
8
23
31
4
4
8
8
24
23
32
31
5
10
23
33
6. Лабораторный практикум
Не предусмотрен.
7. Практические занятия
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
1
Моделирование диодного ограничителя
2
2
3
3
4
4
Построение амплитудной характеристики
диодного ограничителя
Расчет частотной характеристики ПИДрегулятора
Построение блок-схемы
Тематика практических занятий (семинаров)
Трудоемкость
(час.)
8
8
8
10
8. Примерная тематика курсовых проектов.
Не предусмотрено
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
9.1.Основная литература:
1. Мясников, А. В. Методы математической физики: учеб. пособие/ А. В.
Мясников; СЗТУ. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. - 111 с.
9.2. Дополнительная литература:
1. Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V.
- М.: Солон, 1997
6
2. Анализ динамических режимов и оптимизация электронных схем: учеб.
пособие/ Г. В. Ивенский [и др.]; М-во науки, высш. шк. и техн.
политики РФ, СЗПИ. - СПб.: СЗПИ, 1992. - 88 с.
3. Ивенский, Г. В. Введение в машинный анализ схем промышленной
электроники: учеб. пособие/ Г. В. Ивенский, А. Н. Шварц; М-во высш. и
сред. спец. образования РСФСР, СЗПИ. - Л.: СЗПИ, 1987.
4. Байков В. А. Уравнения математической физики [Текст] : учеб. для
вузов / В. А. Байков, А. В. Жибер, 2003. - 254 с.
5. Малинин С. И. Основы компьютерного проектирования и
моделирования радиоустройств [Текст] : письмен. лекции / С. И.
Малинин, 2003. - 65 с.
9.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:
- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов
www.jstor.org
- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным
текстам ряда научных журналов с 2007 по 2009 г. )
9.4. Электронные ресурсы других библиотек:
Национальные отечественные и зарубежные библиотеки
1. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
2. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
3. Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы
им. М.И. Рудомино http://www.libfl.ru
4. Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru
5. Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru
6. Государственная публичная научно-техническая библиотека
http://www.gpntb.ru
7. Государственная публичная научно-техническая библиотека
Сибирского отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/
8. Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН
http://lib.febras.ru
9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН
http://www.uran.ru
10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html
11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk
12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr
13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de
14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet
http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources
7
15. Центральная городская универсальная библиотека им. В.Маяковского
http://www.pl.spb.ru
16. Научная библиотека им. М.Горького Санкт-Петербургского
Государственного университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru
Фундаментальная библиотека Санкт-Петербургского Государственного
Политехнического
университета
(СПбГПУ)
http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие
учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для
презентаций
лекций,
видеофайлов
практических
занятий
и
демонстрационных лабораторных работ.
Проведение
лабораторных
занятий
требует
наличия
специализированных учебных стендов по заявленной номенклатуре
лабораторных
работ,
оснащённых
современной
контрольноизмерительнойаппаратурой.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и
с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки
бакалавра 210100 «Электроника и наноэлектроника».
11. Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины:
Изучение
дисциплины
производится
в
тематической
последовательности. Студенты очной формы обучения работают в
соответствии с временным режимом, установленным учебным рабочим
планом для данных форм обучения. Информация о временном графике
работ сообщается преподавателем на установочной лекции. Преподаватель
дает указания также по организации самостоятельной работы студентов,
срокам сдачи контрольных работ, выполнения лабораторных работ и
проведения тестирования.
Дисциплина «Методы анализа и расчёта электронных схем», как
указывалось выше, является базовой дисциплиной. В связи с этим,
приступая к ее изучению, необходимо восстановить в памяти основные
сведения из курса общей физики, математики и указанных выше
специальных дисциплин.
8
Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют
перечню содержания разделов дисциплины. Материал каждой темы
насыщен математическими соотношениями, физическая интерпретация
которых зачастую достаточно сложна, поэтому изучение материала
требует серьезной, вдумчивой работы.
Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно
ознакомившись с содержанием каждой из них по программе учебной
дисциплины. При первом чтении следует стремиться к получению общего
представления об изучаемых вопросах, а также отметить трудные и
неясные моменты. При повторном изучении темы необходимо освоить все
теоретические положения, математические зависимости и выводы.
Рекомендуется вникать в сущность того или иного вопроса, но не пытаться
запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на
уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений, способствует
наиболее глубокому и прочному усвоению материала. Для более
эффективного запоминания и усвоения изучаемого материала, полезно
иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный конспект) и
заносить в нее формулировки законов и основных понятий, новые
незнакомые термины и названия, формулы, уравнения, математические
зависимости и их выводы. Целесообразно систематизировать изучаемый
материал, проводить обобщения разнообразных фактов, сводить их в
таблицы. Подобная методика облегчает запоминание и уменьшает объем
конспектируемого материала.До тех пор пока тот или иной раздел не
усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий
конспект курса будет полезен при повторении материала в период
подготовки к экзамену.
Профессор кафедры
электронных систем
НМСУ «Горный», профессор
О.П. Германович
Доцент кафедры
электронных систем
НМСУ «Горный», доцент
И.И. Растворова
9