Аналогова і цифрова електроніка

Мета дисципліни: вивчення фізичних явищ, що лежать в основі роботи сучасних електронних приладів, принципів розрахунку та побудови електронних схем, а також вивчення їх параметрів та характеристик.

Задачі дисципліни: 
Дізнатися про фізичні явища та ефекти, на основі яких функціонує сучасна аналогова та цифрова електроніка;
Дізнатися, яким чином ті чи інші явища можна покласти в основу вимірювальних приладів або електронних компонентів;
Познайомитися з властивостями електронних компонентів та електричних кіл, їх параметрами та можливостями;
Познайомитися з методами розрахунку та проектування електричних кіл;
Опанувати інструменти та методи проектування та симуляції роботи електронних схем на комп’ютері.
Виконати достатню кількість лабораторних робіт, що дасть студентам змогу застосувати теоретичні розрахунки на практиці та ознайомитися зі способами втілення розроблених схем.
 
 
 
Основні результати навчання
 
ПР01. Знати, розуміти та вміти застосовувати основні положення загальної та теоретичної фізики, зокрема, класичної, релятивістської та квантової механіки, молекулярної фізики та термодинаміки, електромагнетизму, хвильової та квантової оптики, фізики атома та атомного ядра для встановлення, аналізу, тлумачення, пояснення й класифікації суті та механізмів різноманітних фізичних явищ і процесів для розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем з фізики та/або астрономії.
ПР03. Знати і розуміти експериментальні основи фізики: аналізувати, описувати, тлумачити та пояснювати основні експериментальні підтвердження існуючих фізичних теорій.
ПР04. Вміти застосовувати базові математичні знання, які використовуються у фізиці та астрономії: з аналітичної геометрії, лінійної алгебри, математичного аналізу, диференціальних та інтегральних рівнянь, теорії ймовірностей та математичної статистики, теорії груп, методів математичної фізики, теорії функцій комплексної змінної, математичного моделювання.
ПР07. Розуміти, аналізувати і пояснювати нові наукові результати, одержані у ході проведення фізичних та астрономічних досліджень відповідно до спеціалізації.
ПР08. Мати базові навички самостійного навчання: вміти відшуковувати потрібну інформацію в друкованих та електронних джерелах, аналізувати, систематизувати, розуміти, тлумачити та використовувати її для вирішення наукових і прикладних завдань.
ПР09. Мати базові навички проведення теоретичних та/або експериментальних наукових досліджень з окремих спеціальних розділів фізики або астрономії, що виконуються індивідуально (автономно) та/або у складі наукової групи.
ПР10. Вміти планувати дослідження, обирати оптимальні методи та засоби досягнення мети дослідження, знаходити шляхи розв’язання наукових завдань та вдосконалення застосованих методів.
ПР11. Вміти упорядковувати, тлумачити та узагальнювати одержані наукові та практичні результати, робити висновки.
ПР12. Вміти представляти одержані наукові результати, брати участь у дискусіях стосовно змісту і результатів власного наукового дослідження.
ПР14. Знати і розуміти основні вимоги техніки безпеки при проведенні експериментальних досліджень, зокрема правила роботи з певними видами обладнання та речовинами, правила захисту персоналу від дії різноманітних чинників, небезпечних для здоров’я людини.
ПР17. Знати і розуміти роль і місце фізики, астрономії та інших природничих наук у загальній системі знань про природу та суспільство, у розвитку техніки й технологій та у формуванні сучасного наукового світогляду.
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л — лекційні заняття; ЛЗ — лабораторні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; К – консультації.
 
Тематика та види навчальних занять
 

СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 1

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1. Сталий струм

Л 1. Електричні кола сталого струму.
ЛЗ 1. Знайомство з програмою QUCS.
ЛЗ 2. Резистор у колі сталого струму.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. Змінний струм.

Л 2. Конденсатор у колі змінного струму.
Л 3. Котушка індуктивності у колі змінного струму.
ЛЗ 3. Резистор та конденсатор у колі змінного струму.
СРЗ, К.

Л 4. Потужність змінного струму.
ЛЗ 4. Котушка індуктивності у колі змінного струму.
СРЗ, К.

Л 5. Релаксаційні процеси та RC-контури.
ЛЗ 5. RC-контури.
СРЗ, К.

Л 6. RLC-контури.
ЛЗ 6. LC-Контури.
ЛЗ 7. Пов’язані RLC-контури.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 3. Напівпровідникові прилади.

Л 7. Напівпровідниковий діод.
ЛЗ 8. Напівпровідниковий діод.
СРЗ, К.

Л 8. Біполярний транзистор.
ЛЗ 9. Біполярний транзистор. Схеми увімкнення біполярного транзистора.
СРЗ, К.
МК 1.

Л 9. Польовий транзистор.
ЛЗ 10. Польовий транзистор. Схеми увімкнення польового транзистора.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 4. Найважливіші аналогові схеми.

Л 10. Операційний підсилювач.
ЛЗ 11. Операційний підсилювач.
СРЗ, К.

Л 11. Блоки живлення.
ЛЗ 12. Блок живлення.
СРЗ, К.

Л 12. Генератори.
ЛЗ 13. Генератор коливань.
СРЗ, К.
МК1.

СЕМЕСТРОВИЙ МОДУЛЬ 2

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 5. Засади цифрової електроніки.

Л 13. Системи числення.
ЛЗ 14. Системи числення.
СРЗ, К.

Л 14. Булова алгебра.
ЛЗ 15. Логічні елементи.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 6. Пристрої на логічних елементах.

Л 15. Тригери та пристрої на тригерах.
ЛЗ 16. Тригери.
СРЗ, К.

Л 16. Шифратори та дешифратори, мультиплексори та демультиплексори.
Л 17. Суматор.
ЛЗ 17. Регістр. Лічильник. Таймер.
СРЗ, К.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 7. Формування та обробка сигналів.

Л 18. Дискретизація та квантування неперервного сигналу.
ЛЗ 18. Аналого-цифровий перетворювач. Цифро-аналоговий перетворювач.
СРЗ, К.

Л 19. Цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі.
Л 20. Формувачі імпульсів.
ЛЗ 19. Формувач імпульсів.
СРЗ, К.

Л 21. Одновібратори та мультивібратори.
ЛЗ 20. Мультивібратор.
ЛЗ 21. Автогенератор з цифровою лінією затримки.
СРЗ, К.

Л 22. Автогенератори.
ЛЗ 22. Автогенератор з часозадавальним RC-колом.
СРЗ, К.
МК2.

 
Індивідуальна робота 

Виконується курсова робота (КР).

Теми курсових робіт:
Індикатор показань лічильника.
Вимірювач частоти імпульсів.
Цифрова схема збігів.
Амплітудний дискримінатор імпульсів.
Кодування амплітуд імпульсів.
Часовий аналізатор.

Мета КР: набуття практичних навичок моделювання та реалізації схем електронних приладів, застосовуваних в експериментальній ядерній фізиці на конкретних прикладах.
 
1–7 тижні
Отримання завдання. Підготовка теоретичної частини КР. Огляд методів розв’язання завдання відповідно до обраного варіанту теми КР.
 
8–14 тижні
Реалізація одного або кількох методів розв’язання задачі, передбаченої відповідним варіантом завдання.
 
15 тиждень
Захист роботи.

 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 137 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) виконання КР – 30 годин;
2) підготовка до лабораторних занять та до виконання контрольних завдань – разом 60 годин;
3) підготовка до лекційних занять — 17 годин;
4) підготовка до іспиту — 30 годин
 

Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру виконують лабораторні роботи, курсову роботу (КР), виконують дві модульні контрольні роботи (МКР).
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
Виконання лабораторних робіт №1-3 оцінюється у 2 бали, №4-11 — у 3 бали. Модульна контрольна робота (МК1) оцінюється максимально у 20 балів. Сумарно за перший семестровий модуль — 50 балів.
Виконання першої частини КР оцінюється максимум у 30 балів.
 

Семестровий модуль № 2
 
Виконання лабораторних робіт №12-14 оцінюється у 2 бали, лабораторних робіт №15-22 — у 3 бали. Модульна контрольна робота (МК2) оцінюється максимально у 20 балів. Сумарно за другий семестровий модуль — 50 балів.
Виконання другої частини та захист КР оцінюється максимум у 70 балів.
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний іспит, білет до якого складається з теоретичної частини (3 запитання) та практичної частини (2 задачі). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До іспиту допускаються здобувачі вищої освіти, які отримали не менше 30 балів за перший модуль та виконали накопичувальну частину другого модуля.

Складання/перескладання іспиту організується за встановленим деканатом ІЕКСУ розкладом.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх незрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на іспиті, захисті КР або на контрольній роботі відповідає оцінці «0» (нуль).