Общие сведения о дисциплине

Судовая электроника

Программа, методические указания к изучению дисциплины и задания на курсовую работу для студентов заочной формы обучения специальности 180407

«Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»

Группа 13-ЗЭА

Калининград 2015

содержание

Общие сведения о дисциплине

1.1 Цели и задачи дисциплины

Целью изучения дисциплины «Судовая электроника» является формирование знаний, умений и навыков, необходимых для эксплуатации современных систем управления, измерения и контроля судового оборудования.

Задачи дисциплины:

- изучение физических основ электронной техники, основных типов полупроводниковых приборов и компонентов электронных схем;

- изучение основных разновидностей электронных схем на полупроводниковой элементной базе;

- освоение методов анализа и расчета электронных схем;

- овладение основами проектирования электронных схем;

- приобретение навыков поиска неисправностей, настройки и замены электронных компонентов.

1.2 Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП)

Дисциплина «Судовая электроника» входит в состав базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла ООП. При изучении дисциплины используются знания и навыки, полученные при освоении дисциплин «Математика», «Физика», «Теоретические основы электротехники», «Информатика», а также при параллельном освоении дисциплины «Теория автоматического управления».

Результаты освоения дисциплины используются при изучении последующих дисциплин профессионального цикла ООП, обеспечивающих дальнейшую подготовку в области: систем управления: «Микропроцессорные системы управления», «Элементы и функциональные устройства судовой автоматики», «Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматики», «Системы управления судовыми энергетическими процессами». Знания, умения и навыки, полученные по программе дисциплины, используются и углубляются при прохождении студентами практик и научно-исследовательской работы, выполнении выпускной квалификационной работы.

1.3 Требования к результатам освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- принципы работы основных полупроводниковых приборов, их свойства и параметры;

- методы анализа и синтеза электронных схем;

- назначение, принципы функционирования и стандартные примеры типовых электронных узлов: усилителей, преобразователей сигналов, ключевых и импульсных схем, логических устройств, генераторов сигналов, источников вторичного электропитания;

уметь:

- подбирать по справочникам и информации производителей элементы, обеспечивающие функционирование в составе схемы;

- выполнять расчеты типовых узлов электронной аппаратуры;

владеть навыками:

- чтения электронных схем;

- проектирования простых электронных функциональных узлов в соответствии с заданием.

Структура и содержание дисциплины

2.1. Структура дисциплины

Дисциплина «Судовая электроника» изучается в пятом и шестом семестрах. Ее общая трудоемкость составляет 180 академических часов, в т.ч. аудиторные занятия (АЗ) – 26 часов, самостоятельная работа студента – 154 часа. Предусмотрено выполнение курсовой работы. Итоговая аттестация по дисциплине проводится в форме экзамена. Сведения о видах занятий и их трудоемкости приведены в нижерасположенной таблице.

2.2. Программа дисциплины

Тема 1. Основы полупроводниковой электроники

Полупроводники, их отличие от металлов и диэлектриков. Электропроводность полупроводников. Проводимость p - и n -типа. Влияние примесей на проводимость. P - n -переход, его свойства.

Литература по теме: [1, c. 52 – 88].

Тема 2. Полупроводниковые приборы

Диоды, их вольтамперные и динамические характеристики. Разновидности диодов, их основные параметры: стабилитроны, диоды Шоттки, варикапы, излучающие диоды, оптопары.

Биполярные и полевые транзисторы, их характеристики и параметры, основные схемы включения. Ключевой режим работы транзисторов.

Динисторы и тиристоры: характеристики, параметры, применение.

Силовые полупроводниковые приборы. Область безопасной работы. Конструкция, охлаждение, методы защиты. Параллельное и последовательное включение. Запираемые тиристоры. IGBT-транзисторы.

Интегральные микросхемы: технология изготовления, разновидности, направления развития.

Система обозначений полупроводниковых приборов. Условные графические обозначения в схемах.

Литература по теме: [1, с. 52 – 87; 3, с. 18 - 69; 4, с. 121 – 138; 5, с. 22 – 66, 130 – 136; 6, с. 4 – 22, 328 - 484].

Тема 3. Пассивные компоненты электронных схем

Резисторы, конденсаторы, дроссели, трансформаторы. Основные разновидности, характеристики, особенности применения.

Литература по теме: [1, с. 8 – 51]

Тема 4. Усилители электрических сигналов

Общие сведения об усилении электрических сигналов. Параметры и характеристики усилителей. Базовая схема усилителя переменного тока. Дифференциальные усилители. Усилители мощности. Обратная связь в усилителях.

Литература по теме: [1, с. 239 – 273; 2, с. 45 – 57; 3, с. 135 – 271]

Тема 5. Операционные усилители

Схемотехника операционных усилителей (ОУ). Основные параметры. Разновидности. Основные схемы включения.

Литература по теме: [1, с. 389 – 423; 2, с. 5 – 20; 3, с. 272 – 301; 4, с. 5 – 27; 5, с. 67 – 92; 6, с. 328 – 360]

Тема 6. Линейные преобразователи сигналов на базе ОУ

Сумматоры. Интегрирующие и дифференцирующие устройства. ПИД-регуляторы. Активные фильтры: типы, аппроксимация, схемная реализация. Построение фильтров высокого порядка.

Литература по теме: [1, с. 424 – 475; 2, с. 20 – 45; 3, с. 301 – 315, 334 – 340; 4, с. 50 – 108; 5, с. 137 – 146, 169 – 219, 238 – 251]

Тема 7. Нелинейные преобразователи сигналов

Назначение и принципы построения нелинейных преобразователей. Логарифмические усилители, ограничители сигналов, прецизионные выпрямители, амплитудные детекторы, функциональные преобразователи.

Литература по теме: [1, с. 483 – 531; 2, с. 58 – 79; 4, с. 117 – 132]

Тема 8. Ключевые преобразователи сигналов

Электронные ключи, коммутаторы сигналов, компараторы, фазочувствительные выпрямители.

Литература по теме: [1, с. 532 – 579; 2, с. 80 – 103; 3, с. 349 – 413; 4, с. 221 – 226; 5, с. 276 – 293; 6, с. 360 – 368, 447 – 455]

Тема 9 Логические схемы

Классификация и основные параметры цифровых интегральных микросхем. Виды логических элементов. Описание работы комбинационных схем с помощью таблиц истинности и логических функций. Синтез комбинационных схем. Типовые комбинационные схемы: дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры. Последовательностные схемы: триггеры, регистры, счетчики.

Литература по теме: [1, с. 583 – 631; 2, с. 104 – 147; 3, с. 504 – 669; 4, с. 199 – 220; 4, с. 133 – 183; 5, с. 318 – 368; 6, с. 22 – 141]

Тема 10. Генераторы сигналов

Принципы генерации сигналов. Импульсные генераторы. Генераторы синусоидальных сигналов. Кварцевые генераторы. Функциональные генераторы.

Литература по теме: [1, с. 639 – 665; 2, с. 148 – 181; 3, с. 421 – 438, 673 – 692; 4, с. 108 – 116, 226 – 230; 5, с. 293 – 317]

Тема 11. Преобразователи вида сигнала для целей измерения и передачи информации

Преобразователи сопротивления. Преобразователи частоты в напряжение и напряжения в частоту.

Литература по теме: [2, с. 182 – 190; 4, с. 74 – 89]

Тема 12. Источники вторичного электропитания

Параметры и типовые структуры источников вторичного электропитания. Выпрямители. Сглаживающие и помехоподавляющие фильтры. Непрерывные и импульсные стабилизаторы напряжения. Преобразователи напряжения.

Литература по теме: [1, с. 715 – 780; 2, с. 191 – 225; 3, с. 460 – 503; 4, с. 61 – 85; 6, с. 252 – 275; 6, с. 455 – 462]

Литература для изучения дисциплины

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2008. – 768 с.

2. Геллер Б.Л. Судовая электроника: Учебное пособие. – Калининград: ФГОУ ВПО «КГТУ», 2011. – 228 с.

3. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 768 с.

4. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.

5. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.

7. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: учебник. 4-е изд. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

8. Усатенко С.Г. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 325 с.

9. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 288 с.

10. Судовая электроника: Учебно-методическое пособие по курсовой работе для студентов специальности «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики». – Калининград: ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2015. – 32 с.