РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

31/1/2

Одобрено кафедрой Утверждено

«Транспортная связь» деканом факультета

«Управление процессами

перевозок»

ЭЛЕКТРОНИКА

Рабочая программа для студентов III курса специальности 210700 АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ

НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ (АТС)

специализации 101800 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ (ЭНС) Москва –

1. ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

При изучении дисциплины студенты прослушивают курс лекций, выполняют лабораторные и курсовую работы, а также самостоятельно прорабатывают рекомендованную литературу.

Рабочая программа составлена в соответствии с образователь Цели изучения дисциплины следующие:

ным стандартом высшего профессионального образования и удов • изучить физические принципы действия, характеристи летворяет государственным требованиям к минимуму содержа ки, параметры основных типов электровакуумных, газоразряд ния и уровню подготовки инженера путей сообщения—электри ных и полупроводниковых приборов. Ознакомиться с областя ка по специальности 210700 Автоматика, телемеханика и связь ми их применения;

на железнодорожном транспорте (АТС).

• изучить принципы построения, параметры и характерис тики основных типов аналоговых и цифровых устройств на элек тронных приборах;

• освоить основные этапы и методы расчета (проектирова ния) электронных устройств;

С о с т а в и т е л ь: д р техн. наук, доц. И.П. Кнышев • получить навыки измерения параметров и характеристик электронных приборов и устройств.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Изучив дисциплину, студент должен:

2.1. Иметь представление:

• о перспективах развития электронных приборов и интег ральных микросхем;

• о принципах согласования различных серий интегральных микросхем;

• об основных областях применения электронных приборов и устройств на железнодорожном транспорте.

2.2. Знать и уметь использовать:

• принцип действия, параметры и характеристики полупроводниковых, электровакуумных и газоразрядных при боров;

• основные типы, принципы построения и функциониро вания, параметры и характеристики усилителей, генераторов, Российский государственный открытый технический импульсных и цифровых устройств;

• виды интегральных схем, области их применения, пара университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации, 2004 метры и характеристики;

• методы расчета и измерения параметров и характеристик Многослойные переключающие 10 0, приборы основных типов аналоговых и цифровых устройств.

Основы микроэлектроники 11 0, 2.3. Иметь опыт:

Оптоэлектроника • измерения параметров и характеристик электронных при 12 0,5 Акустоэлектроника 13 0, боров;

Аналоговые устройства • расчета основных типов усилителей, генераторов, импуль Усилительные устройства 15 0,5 сных и цифровых устройств;

Генераторы гармонических колебаний 16 0, • измерения параметров и характеристик усилителей, им Цифровые устройства 17 0, пульсных и цифровых устройств.

Общая трудоемкость дисциплины

4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

Электровакуумные приборы Газоразрядные приборы Полупроводниковые приборы Основы физики полупроводников Свойства полупроводниковых Полупроводниковые диоды Электрический разряд в газе, вольт амперная характерис тика (ВАХ), свойства. Разрядники, газоразрядные стабилит роны и тиратроны; их типы и параметры. Газоразрядные ин дикаторные приборы, их типы и области применения.

В данном разделе даются основные сведения о принципе действия, параметрах и характеристиках основных типов газо разрядных приборов, областях их применения.

[5, §3.2, §3.7] Раздел 4. Полупроводниковые приборы В данном разделе рассматриваются типы, параметры и 4.1. Основы физики полупроводников Полупроводниковые материалы, собственные и примесные (р типа, п типа, вырожденные и компенсированные) полупро 4.4. Биполярные транзисторы водники. Концентрация свободных носителей заряда. Дрей Виды структуры, режимы работы, схемы включения. Физи фовое и диффузионное движение носителей заряда и парамет ческие параметры (коэффициенты передачи тока в схемах ОЭ ры, их характеризующие: подвижность, коэффициент диффу и ОБ, сопротивления переходов, областей базы и коллектора, зии, дрейфовая скорость носителей. Электропроводность по емкости транзистора и др.), их режимные и температурные за лупроводников и влияние температуры. Генерация и рекомби висимости.

нация, время жизни носителей заряда, диффузионная длина. Статические характеристики в схемах ОЭ и ОБ; их зависи В данном разделе рассматриваются типы полупроводников, мость от температуры. Модели транзистора: по постоянному их свойства, типы носителей зарядов и особенности протека току, низкочастотная и высокочастотная. Транзистор как ли 4.2. Свойства полупроводниковых переходов схемы.

Разновидности электрических переходов и методы их созда Работа транзистора на высокой частоте, частотные парамет ния. Р n переход, его образование и свойства. Параметры p n ры. Шумы в транзисторах. Работа транзистора в ключевом ре перехода: ширина обедненного слоя, высота потенциального жиме, импульсные параметры.

барьера, емкость перехода. ВАХ p n перехода и реального дио Конструктивно технологические разновидности дискрет да. Сопротивление базы, виды пробоя. Зависимость ВАХ от ных транзисторов. Мощные и СВЧ транзисторы: особенности температуры. Выпрямляющий переход металл полупровод конструкций, основные параметры.

В данном разделе рассматривается образование p n перехо характеристики биполярных транзисторов, схемы их включе 4.5. Полевые транзисторы Устройство, принцип действия и классификация полевых транзисторов с управляющим р п переходом и переходом ме талл диэлектрик полупроводник (МДП или МОП).

Физические параметры (напряжение отсечки и пороговое, крутизна, внутреннее сопротивление и др.) полевых транзис торов с управляющим р п переходом, их режимная и темпера турная зависимость. ВАХ транзисторов в схеме с общим исто ком.

Устройство и принцип действия МДП транзисторов с ин ИМС. Способы получения тонкопленочных элементов (нане дуцированным и встроенным каналами. Физические процес сение через трафарет, фотолитография, комбинированный сы в МДП структуре, режимы обогащения, обеднения, инвер метод, травление и напыление).

сии. Физические параметры, ВАХ и их зависимость от темпе В данном разделе рассматриваются основные технологичес Модели полевых транзисторов. Полевой транзистор как ли [5, §2.11] нейный четырехполюсник, система у параметров и их связь с 4.8. Оптоэлектроника физическими. Работа полевых транзисторов на высокой час Светодиоды. Устройство, принцип действия, параметры и тоте, частотные параметры. Малосигнальные эквивалентные характеристики.

схемы. Работа полевого транзистора в ключевом режиме, им Типы фотоэффектов и фотоприемники (фоторезисторы, пульсные параметры. Конструктивно технологические разно видности полевых транзисторов. Мощные МДП транзисторы.

В данном разделе рассматриваются типы, параметры и характеристики полевых транзисторов, схемы их включения.

[5, §2.10] 4.6. Многослойные переключающие приборы Тиристоры, их типы и принцип действия. Схема включе лектроники, области их применения.

ния, ВАХ и параметры динистора. Принцип действия тринис [5,§3.1 §3.6,§3.9] тора, типы и параметры, пусковая характеристика.

Симисторы, их типы и принцип действия. Схема включе ния, ВАХ и параметры диака. Принцип действия триака, типы, его эквивалентная схема, частотная характеристика и парамет В данном разделе рассматриваются типы, принцип дей и принцип действия.

ствия, параметры и характеристики переключающих прибо В данном разделе рассматриваются приборы на основе пье 5.1. Усилительные устройства Типы, параметры и характеристики (АЧХ, ФЧХ, амплитуд ная и импульсная) усилителей. Обратные связи и устойчивость усилителей.

Однокаскадные резистивные усилители на биполярных и по левых транзисторах с различными схемами включения. Режи мы работы, задание и стабилизация положения рабочей точки.

Анализ усилителя в области средних, низких и высоких частот.

Основные типы усилителей: дифференциальный, каскод ный, избирательный. Операционный усилитель, его типы, па КМОП логика, их параметры, характеристики и схемы базо раметры, характеристики. Применение ОУ: инвертирующий и вых элементов.

неинвертирующий усилитель, сумматор, перемножитель и де В данном разделе рассматриваются импульсные сигналы и литель аналоговых сигналов. Трансформаторные и бес их преобразование в простейших устройствах, основные типы трансформаторные однотактные и двухтактные усилители логических элементов, их параметры, характеристики и наи В данном разделе рассматриваются типы, параметры и логических элементов основных серий.

характеристики усилителей, режимы их работы, обратные свя [4, гл. 1 гл. 4; 5, гл. 7, §8.1 §8.6] зи и их влияние на параметры усилителей, методы расчета и 6.2. Регенеративные импульсные устройства [3, гл. 1 гл. 7; 5, гл. 4, гл. 5, §6.5, §6.8] устройств. Типы, принцип действия и параметры триггеров.

5.2. Генераторы гармонических колебаний Типы генераторов гармонических колебаний, условие балан са амплитуд и фаз. Режимы колебаний в генераторах: I и II рода, мягкого и жесткого возбуждения, недонапряженный, крити ческий и перенапряженный. Параметры генераторов, методы повышения стабильности частоты.

Схемы LC генераторов: трансформаторная и трехточечные.

Обобщенная трехточечная схема генератора, условия возбуж мы работы и параметры.

Схемы RC генераторов гармонических колебаний. ные типы схем, принцип работы, параметры.

В данном разделе рассматриваются общие принципы пост В данном разделе рассматриваются принципы построения, роения генераторов гармонических колебаний, их типы и па основные методы схемной реализации, параметры и характе Параллельные и последовательные регистры, типы схем, параметры. Кольцевой регистр.

Счетчики импульсов двоичные, десятичные и с произволь ным коэффициентом счета, принцип действия и параметры.

Суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики, с пос ледовательным и параллельным переносом. Мультиплексоры

6. УЧЕБНО МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

и демультиплексоры, назначение, принцип действия, типы

ДИСЦИПЛИНЫ

схем, параметры.

Кодеры, декодеры и преобразователи кодов: назначение, типы схем, параметры.

ровых устройств, методы их построения на базе импульсных и 1. Электронные устройства железнодорожной автоматики, логических схем, параметры и области применения. телемеханики и связи. / Под ред. Шулейкина —М.: Транспорт, п/п дисциплины 1 4.3 Исследование полупроводниковых диодов 2 4.4 Исследование биполярного транзистора 3 4.5 Исследование полевого транзистора 6 5.1 Исследование операционного усилителя 1. С т е п а н е н к о И. П. Основы микроэлектроники. —М.:

8 6.1 Исследование типовых схем ТТЛ-элемента и связь, 1989.

Исследование типовых схем элемента 3. Основы микроэлектроники: Уч. пос. для вузов / Н.А. Аваев, 10 6.2 Исследование триггеров JK-, D-, и Т-типа 4. А б р а м о в В.М., Б е л я е в А.И. Микроэлектронные схе 11 6.3 Исследование схем счетчиков импульсов мы в устройствах железнодорожной телемеханики и связи. — Не предусмотрены.

1. Электровакуумные электронные и газоразрядные прибо ры: Справочник / Б.В. Кацнельсон, A.M. Калугин, А.С. Ларио нов; Под общ. ред. А.С. Ларионова. —М.: Радио и связь, 1985.

—864 с.

2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения:

Справочник / К.М.Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др.;

Под ред. Б.Л. Перельмана. —М.: Радио и связь, 1981. —656 с.

3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы:

Справочник /Под ред. С.В. Якубовского. —М.: Радио и связь, 1990. —320 с.

7. МАТЕРИАЛЬНО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

Имеется лаборатория «Электроника».

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

При изучении тем, вынесенных на самостоятельную прора ботку, необходимо использовать материал, изученный в следу ющих дисциплинах:

2. Теория линейных электрических цепей.