Аннотация дисциплины «Элементы автоматических устройств»

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 7 з. е. (252 часа).

Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам учебных занятий): Лекции – 1 ЗЕ (36) часов, лабораторные работы 1 ЗЕ (36 часов), практические занятия – 1 ЗЕ (36 часов), курсовое проектирование.

Цели и задачи дисциплины

• получение студентами знаний, обеспечивающих методологическую и технологическую базы, как для изучения современной автоматики, так и для взаимодействия различных учебных дисциплин на платформе современных средств автоматики и вычислительной техники;

• изучение современных информационных технологий, систем управления и других средств обработки информации:

• изучение принципов работы базовых элементов современной автоматических устройств;

• изучение принципов действия, построения и проектирования функциональных узлов и устройств современной автоматики и релейной защиты элементов ЭЭС.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: современные элементы электронной техники, т.е. полупроводниковые диоды, биполярные транзисторы, униполярные транзисторы, силовые полупроводниковые приборы; операционные усилители, аналоговые компараторы напряжений, коммутаторы аналоговых сигналов; активные фильтры и генераторы электрических сигналов; аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, устройства выборки и хранения аналоговых сигналов; модели и системы параметров логических элементов, типы выходных каскадов цифровых элементов, фильтрацию питающих напряжений в цифровых схемах;

уметь: применять топологические методы анализа и расчета аналоговых электронных устройств на базе операционных усилителей; иметь навыки работы с современной интегрированной средой схемотехнического моделирования аналоговых, аналого-цифровых, цифро-аналоговых и цифровых устройств автоматики.

Основные дидактические единицы (разделы):

1. Элементы электронной техники.

Электронно-дырочный переход и его свойства. Полупроводниковый диод. Варикап. Стабилитрон. Стабистор. Туннельный диод. Фотодиод. Устройство и принцип действия биполярного транзистора. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

Силовые полупроводниковые приборы: динисторы, тиристор, симистор, фототиристоры и фотосимисторы, биполярные транзисторы с изолированным затвором, статический индукционный транзистор.

2. Операционные усилители и средства аналоговой автоматики

Основные характеристики усилителей. Принципиальная схема интегрального операционного усилителя (ОУ) постоянного тока с симметричным входом и несимметричным выходом и принцип её действия.

Неинвертирующее включение ОУ. Возможности ОУ как основы аналоговой схемотехники.

Устройство и принцип действия аналоговых компараторов. Характеристики аналоговых компараторов. Применение аналоговых компараторов напряжения.

Устройство аналоговых ключей и коммутаторов сигналов. Многоканальные коммутаторы или мультиплексоры.

3. Топологический анализ и расчет аналоговых электронных устройств на базе операционных усилителей

Понятие обобщенного сигнального графа (ОСГ) и определения элементов ОСГ. Топологическая формула передачи (формула Мейсона). Топологический анализ и расчет коэффициентов передачи инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального усилителей на базе ОУ. Топологический анализ и расчет входных и выходных сопротивлений инвертирующего и неинвертирующего усилителей на базе ОУ.

4. Активные фильтры и генераторы электрических сигналов

Особенности и назначение активных фильтров. Классификация активных фильтров. ФНЧ с одноконтурной обратной связью. ФВЧ с одноконтурной обратной связью. Полосовой фильтр с одноконтурной обратной связью. Заграждающий фильтр с одноконтурной обратной связью.

Назначение и виды генераторов. Принципы построения генераторов. Генераторы гармонических сигналов.

5. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

Виды аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и их особенности. Основные характеристики АЦП. Принципы построения АЦП. Современные интегральные микросхемы АЦП.

Назначение и виды цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Основные параметры ЦАП. Принципы построения ЦАП.

6. Логические и цифровые элементы

Простейшие модели логических элементов. Статические параметры логических элементов. Быстродействие логических элементов. Мощности потребления логических элементов. Логический выход. Выход с открытым коллектором. Выход с открытым эмиттером. Фильтрация питающих напряжений в схемах цифровых устройств.

6. Сумматоры и арифметико-логические устройства

Принцип действия и типы сумматоров. Одноразрядный сумматор. Последовательный и параллельные сумматоры. Арифметико-логические устройства и блоки ускоренного переноса.

8. Триггерные устройства (элементарные автоматы)

Классификация триггеров. Схемотехника триггерных устройств. Применение триггеров в схемах ввода и синхронизации логических сигналов.

Виды учебной работы: лекции – 1ЗЕ (36) часов, лабораторные работы 36 часов, практические занятия – 36 часов, курсовое проектирование, самостоятельная работа – 108 часов.

Изучение дисциплины заканчивается защитой курсового проекта, зачётом и экзаменом.