Основи електроніки 2

Мета дисципліни: вивчення студентами основ аналогової і цифрової електроніки та нових засобів обчислювальної техніки, що дозволяє створити високоефективні засоби вимірювань при автоматизації виробництва на всіх його стадіях і рівнях.

Завдання дисципліни:   вивчення студентами основ  аналогової і цифрової електроніки;
аналіз схем логічних елементів, орієнтованих на  інтегральне виконання;
методи побудови запам’ятовуючих  пристроїв;
засоби побудови простих цифрових функціональних вузлів на основі логічних  елементів;
ознайомлення з загальними принципами побудови обчислювальних систем;
     вивчення основ мікропроцесорної техніки і створення на її основі засобів вимірювань та керуючих і універсальних обчислювальних пристроїв;
полягають у тому, щоб забезпечити оволодіння студентами основними поняттями щодо основ проектування апаратних засобів і прикладного програмного забезпечення обчислювальних систем, котри використовуються в метрологічних пристроях.
 
Основні результати навчання
 
В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:
історію розвитку  аналогової та цифрової електроніки.
засоби дії аналогових та цифрових електронних пристроїв.
застави  проектування аналогових та цифрових електронних пристроїв.
методи застосування сучасних  мікроконтролерів  в галузі вимірювальний техніки.
 
В результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти:
узагальнювати досвід побудови адекватних математичних моделей електронних пристроїв;
оформлювати отримані результати у вигляді нормативно-технічної документації;
аналізувати повідомлення спеціалізованих інформаційних видань та фірм – виробників засобів вимірювальної техніки про тенденції у створенні нових вимірювальних технологій, вміти робити відповідний прогноз щодо їх розвитку та можливих застосувань;
скласти алгоритм дій для оцінці точності результатів вимірювань, обчислювати абсолютну та відносну похибки, надійний інтервал та довірчу ймовірність вимірювань;
визначити похибки вимірювань відповідно до класів точності засобів вимірювальної техніки;
розрахувати міжповірочний інтервал ЗВТ;
скласти перелік ЗВТ, що підлягають повірці або калібруванню, та графік повірці або калібрування ЗВТ;
знайти в Інтернеті і ознайомиться з основними документами міжнародних і регіональних метрологічних організацій.
 
Дана дисципліна базується на знаннях та вміннях, отриманих студентами при вивченні дисциплін „Вища математика”, "Теорія електричних кіл", "Теорія автоматичного управління", "Комп’ютерна електроніка".

 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекція викладача, ПЗ - практичні заняття, СРЗ – самостійна робота здобувачів вищої освіти, МКР– модульна контрольна робота, РГР — розрахунково-графічна робота, К – консультація викладача.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень.
Л 1. Логічні функції та їх властивості. Основні закони та теореми булевої алгебри. Правило де Моргана.
СРЗ.К
ПЗ 1. Функції та закони булевої алгебри.
СРЗ.К
 
2 тиждень.
Л 2. Мінімізація булевих функцій. Мінімальна диз’юнктивна (МДНФ) та кон’юнктива (МКНФ) форми.  Карти Карно.
СРЗ.К
ПЗ 2. Мінімізація булевих функцій.
СРЗ.К

3 тиждень.
Л  3. Логічні елементи та їх основні типи (І, АБО, НІ, І-НІ, АБО-НІ, ВИКЛЮЧНЕ АБО). Логічні угоди. Логічні рівні. Типи логіки: позитивна і негативна логіка. Функції і структура комбінаційних схем (КС). Постановка та методи розв’язку задач синтезу КС. Канонічний метод синтезу КС.
СРЗ.К
ПЗ 3.Синтез комбінаційних схем.
СРЗ.К

4 тиждень.
Л 4.  Критерії оцінки якості технічної реалізації КС (складність, швидкодія). Поняття про систему та комплекс логічних елементів. Основні характеристики комплексів (серій), що виробляються промисловістю.
СРЗ.К
ПЗ 4.Синтез комбінаційних схем .
СРЗ.К

5 тиждень.
Л 5. Вузли ЕОМ і зв'язки між ними. Класифікація функціональних вузлів: вузли комбінаційного типу і вузли з пам'яттю. Призначення, види, функціонування, принципи побудови. Вузли керування: шифратори, дешифратори. Призначення, види, функціонування, принципи побудови. Синтез КС на основі дешифраторів
СРЗ.К
ПЗ 5.Побудова комбінаційних схем на основі дешифраторів та мультиплексорів.
СРЗ.К
 
6 тиждень.
Л 6. Мультиплексори і демультиплексори, Синтез КС на основі мультиплексорів. Шини, комутатори, шинні формувачі. Призначення, види, функціонування, принципи побудови.
СРЗ.К
ПЗ 6. Суматори та виконання арифметичних операцій в ЕОМ.
СРЗ.К
 
7 тиждень.
Л 7.  Вузли керування: схеми контролю, компаратори. Призначення, види, функціонування, принципи побудови. Перетворювачі кодів. Суматори. Призначення, види (послідовні, паралельні і послідовно-паралельні), функціонування, принципи побудови. Організація переносів і засоби їх прискорення.
СРЗ.К
ПЗ 7.Тригери та тригерні пристрої.
СРЗ.К
 
8 тиждень.
Л 8. Схемотехніка тригерних пристроїв (ТП). Загальні відомості: призначення, визначення, особливості, структура і класифікація ТП. Бістабільні асинхронні комірки, побудовані на елементах І-НІ і АБО-НІ.
СРЗ.К, МКР1.
ПЗ 8.Тригери та тригерні пристрої.
СРЗ.К
 
9 тиждень.
Л 9.  Одноступінчаті синхронні тригери: RS-тригер і його модифікація (R, S, E тригери) .
СРЗ.К
ПЗ 9. Регістри. Принцип побудови та функціонування.
СРЗ.К
 
10 тиждень.
Л 10. Одноступінчаті синхронні тригери  D, DV, T, JK; тригери з динамічним керуванням (ТП за схемою трьох тригерів).
СРЗ.К
ПЗ 10. Лічильники. Синтез двійкова-кодованих лічильників.
СРЗ.К
 
11 тиждень.
Л 11.Двохступінчаті (подвійні) синхронні тригери D, DV, T, JK(з структурою типу MS). Регістри та регістрові файли. Загальні відомості: призначення, визначення, особливості, структура і класифікація. Паралельні, послідовні, багатофункціональні регістри.
СРЗ.К
ПЗ 11. Лічильники. Синтез двійкова-кодованих лічильників.
СРЗ.К
 
12 тиждень.
Л 12.  Лічильники. Основні відомості. Двійкові лічильники. Синхронні та асинхронні лічильники. Двійково-кодовані лічильники з довільним модулем. Методика синтеза лічильника з довільним модулем та порядком рахунку.
СРЗ.К
ПЗ 12. Лічильники. Синтез двійкова-кодованих лічильників.
СРЗ.К
 
13 тиждень.
Л 13. Запам’ятовуючі пристрої. Основні відомості. Система параметрів. Класифікація. Основні структури запам’ятовуючих пристроїв. Постійні запам’ятовуючі пристрої типу ROM, PROM, EPROM, EEPROM. Флеш-пам’ять.
СРЗ.К
ПЗ 13.  Розподільники тактів. Принципи побудови.
СРЗ.К
 
14тиждень.
Л 14.  Статичні та динамічні запам’ятовуючі пристрої. Особливості побудови та функціонування. Використання програмованих запам’ятовуючих пристроїв для вирішення задач обробки інформації.
СРЗ.К
ПЗ 14. Побудова комбінаційних схем з допомогою постійних запам’ятовуючих пристроїв.
СРЗ.К
 
15тиждень.
Л 15.  Принцип дії аналого-цифрових(АЦП) та цифро –аналогових(ЦАП) перетворювачів, іх різновидності, які випускаються промисловістю. Матриця резисторів R-2R .
СРЗ. К. МКР2.
ПЗ 15. Синтез  комбінаційних схем на основі дешифраторів  та мультиплексорів.
СРЗ.К
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 120 годин.
Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 15 годин;
2) підготовка до практичних занять – 30 годин;
3) підготовка та виконання РГР – 15 годин;
4) підготовка до екзамену – 30 годин.

 Розрахунково-графічна робота
 
 Мета розрахунково-графічної роботи: оволодіти принципами логічного проектування вузлів цифрових обчислювальних пристроїв (ЦОП).
    Виконання розрахунково-графічної  роботи складається з розв’язання  одного завдання. У процесі виконання роботи студенти здобувають навички логічного синтезу табличним методом цифрового обчислювального пристрою (ЦОП), що складається з лічильника і дешифратора; складають таблиці функціонування синтезованого лічильника, прикладні і характеристичні таблиці тригерів; будують набір карт Карно і проводять мінімізацію логічних функцій по кожному входу кожного тригера лічильника, будують схему ЦОП і його часові діаграми.
 Календарний план виконання РГР передбачає, крім щотижневих консультацій, ряд обов'язкових (контрольних) консультацій:
- 7 тиждень    - обґрунтування схеми електронного блоку;
- 10 тиждень    - розрахунок елементів каскадів блоку;
- 14 тиждень    - захист РГР.
Завдання для кожного студента наведені в методичних вказівках.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Здобувачі протягом семестру готуються до практичних робот, виконують дві модульні контрольні роботи та виконує розрахунково-графічної роботу. Кожний модуль оцінюється у 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 Оцінка за виконання графіку розрахунково-графічної роботи 20 балів. Термін надання – до 8 тижня.
МКР1 – 30 балів (8 тиждень).
Перескладання можливе протягом 9 – 14 тижнів за розкладом консультацій.
 
Семестровий модуль № 2
Оцінка за виконання розрахунково-графічної роботи – 20 балів. Термін надання виконаних робіт – до 14 тижня.
МКР2 – 30 балів (15 тиждень).
  Підсумковим контролем з дисципліни є екзамен. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів.
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю

До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни не менш, ніж на 60 %.

Політика освітнього процесу

 Модульна контрольна робота №1 та №2 виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за їх бездоганне виконання становить 30 балів (1,2 кредити).
 Модульна робота складається з теоретичної частини (у формі тестових запитань) та практичної частини (3 задачі). Максимальна оцінка за правильне виконання кожної частини становить 15 балів. Кількість тестових запитань – 15. Кожна правильна відповідь оцінюється в 1 бал. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 5 балів. Задача вважається розв’язаною, якщо отримана правильна відповідь, послідовно наведено рішення, виконано всі необхідні рисунки та схеми, проставлені розмірності, пояснено формули.
 Оцінка виконання РГР враховує: дотримування графіку роботи; якість аналізу та глибину обґрунтування; дотримування вимог стандартів, насамперед бібліографічних. Критерій оцінки захисту РГР включають: якість доповіді; ступінь володіння матеріалом; аргументованість відповідей на запитання; вміння захищати обрану точку зору.

Критерії оцінювання підсумкового контролю.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен.
Екзаменаційний білет з дисципліни складається з двох частин: теоретичної та практичної. Мінімальна кількість балів, що зараховується як позитивний результат, дорівнює 60 (за 100-бальною шкалою).
Бали розподіляються наступним чином: 60 балів – теоретична частина та 40 балів – практична.
Теоретична частина містить 3 питання рівної складності, практична – 2 питання рівної складності.
За бездоганну відповідь на кожне теоретичне питання студент отримує – 20 балів. При цьому відповідь вважається бездоганною, якщо студент повністю розкрив суть питання, послідовно і логічно його доповів, навів приклади, проілюстрував відповідь необхідною і достатньою кількістю записів, графіків, формул, схем; зробив посилання на відповідні літературні джерела.
За бездоганне виконання кожного завдання практичної частини студент отримує – 20 балів.
Кожне завдання практичної частини іспиту вважається виконаним бездоганно, якщо при його розв’язанні отримана правильна відповідь, послідовно і логічно викладено рішення, зроблені всі необхідні графіки, схеми чи рисунки.
Іспит враховується не складеним, якщо студент отримав незадовільну оцінку.