Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств icon

Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств



НазваниеРабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств
Дата конвертации02.06.2013
Размер188.73 Kb.
ТипЛекции
скачать >>>


УТВЕРЖДАЮ

Директор института ИНК

___________ В.А. Клименов

«____»_____________2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП

210100 ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА


ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)

__________________________________________________

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 6 СЕМЕСТР 11

^ КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 6

ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б3.В4

КОРЕКВИЗИТЫ


ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 46 час.

Практические занятия 10 час.

Лабораторные занятия 28 час.

час.

^ АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 84 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 110 час.

ИТОГО 194 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная


ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен

^ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра промышленной и

медицинской электроники Института неразрушающего контроля


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________ ( Г.С. Евтушенко)

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ (А.И. Солдатов)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________ (Ю.М. Казанцев)

2011 г.


1. Цели освоения дисциплины

С внедрением на предприятиях систем автоматизированного проектирования существенно изменяются функции инженера- разработчика электронной аппаратуры, поэтому необходимо систематическое изложение САПР, ознакомление студентов с принципами организации и методами автоматизированного проектирования, математическим аппаратом, математическими моделями, программными и техническими средствами САПР, т. е. со всем тем, что позволяет современным инженерам ставить и решать сложные задачи проектирования устройств и комплексов электронной техники.

Дисциплина "Основы автоматизированного проектирования электронных устройств" призвана способствовать выработке у студентов передовых научно- технических воззрений, ориентации их на мировой уровень производительности труда, подготовке специалистов, которые должны обеспечить бездефектное проектирование, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и количества ИТР, занятых разработкой новой техники.

Цель освоения дисциплины - ознакомить студентов с типовыми программными продуктами, ориентированными на решение научных, проектных и технологических задач электроники, обучить принципам и методам расчета, проектирования и конструирования компонентов, приборов и устройств электронной техники на базе системного подхода, включая этапы схемного, конструкторского и технологического проектирования, требования стандартизации технической документации, научить применять методы и компьютерные системы проектирования и исследования приборов и устройств электронной техники.

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Автоматизированное проектирование электронных устройств» относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин. Пререквизитом данной дисциплины является Б3.В4 «Основы преобразовательной техники», которая преподается в предыдущем семестре. Предварительно должны быть обязательно изучены такие дисциплины как Б3.В1.2 «Энергетическая электроника», Б3.В6 «Теория автоматического управления».


^ 3. Результаты освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать термины и определения процесса проектирования, основные принципы и методы организации САПР, основных методов моделирования,

Уметь оценивать интегральные параметры устройства и электрические режимы элементов схем, разрабатывать программу и методику испытаний электронных устройств на разработанных моделях.

Владеть методами и алгоритмами проектирования электронных устройств на основе типовых проектных процедур, приёмами анализа результатов проектирования, навыками работы со специальной литературой.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

^ 1.Универсальные (общекультурные) -

способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

способность использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК-4);


2. Профессиональные -

способность использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры (ПК-1);

готовность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК-7);

готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных работ (ПК-8);

способность проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом заданных требований (ПК-9);

способность разрабатывать проектно-конструкторскую документацию в соответствии с методическими и нормативными требованиями (ПК-10);

готовность осваивать принципы планирования и методы автоматизации эксперимента (ПК-18);

способность овладевать навыками разработки учебно-методических материалов для студентов по отдельным видам учебных занятий (ПК-27).

^ 4. Структура и содержание дисциплины

4.1 Методология автоматизированного проектирования (10 часов).

4.1.1 Введение. Основные понятия и принципы автоматизированного проектирования (2 часа).

4.1.2 Содержательный аспект процесса проектирования. Стадии и этапы создания новой техники, проектные процедуры и операции. Блочно- иерархический подход к проектированию. Иерархия структур систем (2часа).

4.1.3 Принципы создания интегрированной САПР. Виды обеспечений. Распределение работ между подразделениями. Виды выпускаемой документации. Информационная модель объекта проектирования. Основные программные продукты, решения проектных задач в электронной технике. (4 часа).

4.1.4 Задачи принятия решений в САПР. Виды критериев и принципы их формирования. Методы определения весовых коэффициентов. Структурный синтез и параметрическая оптимизация, применение методов планирования эксперимента (2 часа).

4.2 Моделирование устройств электронной техники (12часов).

4.2.1 Моделирование систем. Термины и определения. Виды моделирования. Основные задачи решаемые на этапах моделирования (2часа).

4.2.2 Схемотехническое моделирование. Структура типовых пакетов схемотехнического моделирования на примере пакета “PSPICE” (2 часа).,

4.2.3 Модели компонентов схем и принципы их формирования в системах схемотехнического моделирования (2 часа).

4.2.4 Функционально-логическое проектирование цифровых узлов электронных схем. Асинхронное и синхронное моделирование. Модели сигналов и элементов (2 часа).

4.2.5 Диагностические и контрольные тесты, принципы их генерации при использовании систем автоматизированного проектирования (2 час).

4.2.6 Показатели качества выходных параметров электронных устройств. Интегральные оценки качества выходных характеристик (2 час).

4.3 Проектирование устройств силовой электроники(8 часов).

4.3.1 Системный подход на этапе структурного проектирования. Обобщенный алгоритм и программное обеспечение проектирования и оптимизации устройств силовой электроники. Пакет “‘POLUS”(2 часа).

4.3.2 Алгоритмы проектирования и оптимизации схем преобразователей постоянного напряжения, инверторов и выпрямителей (2 часа).

4.3.3 Обобщенный алгоритм проектирования компонентов силовых схем. Формирование массива исходных данных. Независимые переменные и алгоритмы их варьирования при проектировании компонентов(2 часа).

4.3.4 Принципы формирования моделей компонентов в программах проектирования ПУ. Модели основных компонентов(2 часа).

4.4 Проектирование устройств слаботочной электроники (8часов).

4.4.1 Задачи параметрического и структурного синтеза электронных схем. Алгоритм частичного структурного синтеза (2часа).

4.4.2 Функциональное проектирование. Базовые элементы функциональных схем и алгоритмы их моделирования. Основные задачи, решаемые на этапе функционального проектирования (2 часа).

4.4.3 Процедуры минимизации при проектировании функциональных преобразователей (2 часа).

4.4.4 Автоматизированный синтез систем управления электронных устройств (2 часа).

4.5 Конструкторско-технологическое проектирование и обеспечение надежности разрабатываемой аппаратуры (8 часов).

4.5.1 Конструкторское проектирование и моделирование. Виды решаемых задач, критерии и алгоритмы (1час).

4.5.2 Технологическое проектирование. Виды решаемых задач, критерии и алгоритмы (1 час).

4.5.3 Структуры и принципы организации автоматизированной системы обеспечения надежности в интегрированной САПР (2 часа).

4.5.4 Проектный анализ электромагнитной совместимости (2 часа)

4.5.5 Управление инженерными данными и контроль качества на этапе проектирования (2 часа).

4. 6 Лабораторные работы по дисциплине.

4.6.1. Расчет схемы электронного устройства с использованием пакета “POLUS” (4 часа).

4.6.2 Проектирование компонентов схемы в среде пакета “POLUS”. Оптимизация по заданному критерию. (4 часа).

4.6.3. Создание входного файла (описание топологии схемы) в среде пакета “PSPICE”. Отладка модели (8 часов).

4.6.4. Создание моделей компонентов, синтез цепей управления силовыми транзисторами (4 часа).

4.6.5. Замыкание цепи обратной связи, верификация модели. (8 часов)

4.6.6 Исследование схемы, измерение электрических режимов элементов, определение интегральных значений выходных характеристик (8 часов).

Примечание:

1.Оборудование, используемое при проведении лабораторных работ - компьютерная сеть.

2.На первом занятии проводится инструктаж по работе с оборудованием, по технике безопасности и объяснение целей проведения лабораторных работ.

4.7.Тематика практических занятий

4.7.1. Анализ ТЗ, выбор структурной схемы, подготовка принципиальной схемы. Согласование схемы и этапной программы проектирования (2 часа).

4.7.2. Расчет параметров модели силового транзистора по данным ТУ для пакета “POLUS” и “PSPICE” (2 часа).

4.7.3 Анализ результатов проектирования электронного устройства. Формирование ТЗ на проектирование компонентов схемы. Анализ результатов проектирования компонентов. Формирование массива исходных данных для моделирования (2 часа).

4.7.4 Расчет параметров схемы для формирования массива исходных данных для пакета “PSPICE”. Синтез структуры цепей обратной связи контура управления Подготовка описания топологии схемы в среде “PSPICE” (2 часа).

4.7.5 Разработка и согласование программы исследования схемы на модели. Анализ и согласование результатов разработки схемы (2часа).


В таблице 1 приведена структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах.


Таблица 1.

^ Структура дисциплины

по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Колл,

Контр.Р.

Итого

Лекции

Практ./сем.

Занятия

Лаб. зан.

Введение

2







1

входн. контр.

3

1. Методология автоматизированного проектирования

8

2

4

20




34

2. Моделирование электронных устройств

12

2

4

20

КР.1

38

3. Проектирование устройств силовой электроники

8

2

8

25




43

4. Проектирование устройств слаботочной электроники

8

2

8

24




42

5.Конструкторско-технологическое проектирование и обеспечении надежности

8

2

4

20

КР.2

34

Итого

46

10

28

110




194



^ 5. Образовательные технологии

Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражается в матрице (см. табл. 2).

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)


ФОО


Методы

Лекц.

Лаб. раб.

Пр. зан./

Сем.,

Тр*., Мк**

СРС

КП

IT-методы


















Работа в команде


















Case-study

















Игра



















Методы проблемного обучения


















Обучение

на основе опыта


















Опережающая самостоятельная работа

















Проектный метод


















Поисковый метод

















Исследовательский метод


















^ Междисциплинарное обучение


















* - Тренинг, ** - Мастер-класс


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


6.1 Текущая СРС, направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:

  • работу с лекционным материалом;

  • подготовку к лабораторным и практическим занятиям;

  • обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса (рекомендуется в случае недостаточного усвоения материала, а также студентам, пропустившим аудиторные занятия по какой-либо теме);

  • опережающую самостоятельную работу;

  • изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (используется для тем, не вошедших из-за недостатка времени в лекционный курс, но имеющих непосредственное отношение к данной дисциплине);

  • подготовку к контрольным работам, экзамену.

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) включает:

  • поиск, анализ, структурирование информации,

  • выполнение курсового проекта.

6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине:

- анализ технического задания (ТЗ) на проектирование и согласование этапной программы.

- принципы использования компьютерных систем проектирования и исследования электронных устройств.

- практические приемы формирования моделей элементов схем электронных устройств.

- освоение используемых программных продуктов.

- работа со специальной литературой.

6.4 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей. В частности, предусмотрена процедура защиты лабораторных работ, курсового проекта.

6.5 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

В разделе 8 указаны образовательные ресурсы, рекомендуемые для использования при самостоятельной работе студентов, в том числе программное обеспечение, учебные и методические пособия.


^ 7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины

По дисциплине предусмотрен экзамен, который сдают все студенты вне зависимости от рейтинга по результатам текущего контроля. К экзамену допускаются студенты, выполнившие все лабораторные работы, сдавшие контрольные работы.

Текущий контроль производится путем проведения контрольных работ. Контрольная работа представляет собою перечень вопросов по тематике изученного раздела, на которые студенты отвечают письменно. Вопросы для контрольных работ предоставляются студентам заранее на бумажном носителе. По результатам контрольных работ студент получает балл в соответствии с принятой рейтинговой оценкой текущей успеваемости студентов.

По дисциплине проводится две контрольные работы, результаты которых являются основанием для установления рейтинга. К контрольной работе не допускается студент, имеющий задолженности, пропуски занятий, по которым студент не отчитался. Отчет за пропущенные занятия производится следующим образом: студент получает дополнительное индивидуальное домашнее задание в виде нескольких вопросов для текущего контроля по разделу и сдает в письменном виде ответы на вопросы. Текущий индивидуальный рейтинг студента к любому моменту времени подсчитывается как сумма баллов, полученных студентом за контрольные работы к этому времени. Максимальное количество баллов, которые может набрать студент за одну контрольную работу, составляет 10 баллов.


Перечень контрольных задач по курсу «Автоматизированное проектирование электронных устройств»


1. Приведите модель идеального преобразователя постоянного напряжения.

2. Приведите модель интегратора на основе реального ОУ. Определите постоянную времени интегрирования.

3. Приведите модель интегратора на основе генератора тока. Определите постоянную времени интегрирования.

4. Приведите модель «идеального» усилителя.

5. Приведите варианты модели компаратора.

6. Приведите модель инерционно-форсирующего звена. Определите его параметры.

7. Приведите модель ПИД- регулятора. Определите его параметры.

8. Приведите модель ПИ- регулятора. Определите его параметры

9. Приведите ВАХ туннельного диода и ее модель.

10.Приведите модель линейного трансформатора и определите ее параметры.

11.Составьте уравнение баланса мощностей для идеального преобразователя постоянного напряжения.

12. Приведите пример статического риска сбоя в схеме «ИЛИ».

13. Определите коэффициент усиления разомкнутой системы в схеме ППН-1 с ШИМ при: К делителя =0,5; К усилителя =25; напряжении питания Е=100В; выходном напряжении U=15B; амплитуде «пилы» 1В.

14. Приведите модель дифференциального усилителя.

15. Приведите выражение для расчета интенсивности отказов элемента.

16. Приведите выражения для расчета весовых коэффициентов.

17. Определите граничное значение удельного показателя первичного источника ПИ (кг/кВт) при котором два варианта системы элекропитания одинаково эффективны. Исходные данные: мощность нагрузки Pн = 1000 Вт, рассматриваются два варианта преобразователя:

1) ПУ1 : Р = 200 Вт, М = 10 кг,

2) ПУ2 : Р = 100 Вт, М = 11 кг,

18. Приведите модель генератора пилообразного напряжения.

19. Приведите алгоритм расчета граничного значения индуктивности дросселя фильтра ППН-1.

20. Определите емкость компенсирующего конденсатора инвертора с фильтром при S нагрузки = 100ВА; cos φ =0,7; f=1000Гц.


Примеры экзаменационных билетов


Билет № 1

1.Основные методы проектирования, их особенности.

2.Задачи, решаемые на этапе схемотехнического моделирования.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


Билет № 5

1.Методы принятия решений в САПР.

2.Конструкторско-технологическое проектирование.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


Билет № 9

1. Обобщенный алгоритм проектирования устройств силовой электроники.

2.Основные задачи, решаемые на этапе функционального моделирования.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


Билет № 14

1.Алгоритм проектирования преобразователя постоянного напряжения. Алгоритм проектирования инвертора с фильтром.

2.Модели сигналов и элементов в системе функционально-логического моделирования.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


Билет № 20

1.Задачи параметрического и структурного синтеза электронных схем.

2.Иерархия моделей. Виды моделирования. Структурное моделирование. Уровни моделей.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


Билет № 24

1.Виды обеспечений САПР.

2.Основные задачи, решаемые на этапе схемотехнического моделирования.

3.Вопрос по индивидуальному заданию.


^ 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

8.1 Основная литература

Основная

  1. .Казанцев Ю.М. Автоматизированное проектирование электронных устройств. Учебное пособие.- Томск: Изд.ТПУ, 2007-157с.

  2. Джонс Дж. К. Методы проектирования: Пер. с англ. Под ред. В.Ф. Венды.-М.: «Мир», 1986.-450с.

  3. Корячко В.Н. и др. Теоретические основы САПР: Учебник для ВУЗов.- М.: Энергоиздат, 1987.- 400 с.

  4. Ильин В.Н. и др. Автоматизация схемотехнического проектирования: Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Радио и связь, 1987.- 368с.

  5. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (Pspice).- М.: СК Пресс, 1996.- 272с.


8.2 Дополнительная литература

  1. Antognetty P., Massobrio S., Semiconductor Device Modelling with SPICE.: McGraw-Hill. Inc, New York, 1988, 391 p.

  2. Кожарский Г.В., Орехов В.И. Методы автоматизированного проектирования источников вторичного электропитания.- М.: Радио и связь, 1985.- 184с.

  3. Кадель В.И. Силовые электронные системы автономных объектов.- М.: Радио и связь, 1990.- 225с.

  4. Влах И, Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. Пер.с англ. Под ред. Туркина А.А. - М.: Радио и связь.1988.-560с.


8.3 Перечень методических указаний к выполнению лабораторных работ по курсу "Автоматизированное проектирование электронных устройств", имеющихся в компьютерном классе


  1. Казанцев Ю.М., Чертов А.С. Проектирование электронных устройств в среде пакетов программ «PSPICE», «POLUCE». Учебно-методическое пособие. - Томск: Изд.ТПУ, 2000-102с.

  2. Казанцев Ю.М. Руководство по подготовке исходных данных для БД пакета программ схемотехнического проектирования «PSPICE». Метод. указания к проведению лаб. раб. Изд. ТПУ, 1995. - 13с.

  3. Казанцев Ю.М. Руководство по эксплуатации пакета программ схемотехнического проектирования «PSPICE» Метод. указания к проведению лаб. раб. Изд. ТПУ, 1995. - 23с.

  4. Казанцев Ю.М. Расчет типовых схем и компонентов устройств преобразовательной техники. Метод. указания к проведению лаб. раб. Изд. ТПУ, 1995. - 44с.

  5. Казанцев Ю.М. Методики и программы машинного расчета элементов и узлов ВИП. Метод. указания к проведению лаб. раб. Изд. ТПУ, 1995. - 75с. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Указывается материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины): технические средства, лабораторное оборудование и др.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки


Программа одобрена на заседании кафедры промышленной и медицинской электроники Института неразрушающего контроля


(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).


Автор Казанцев Юрий Михайлович

Рецензент __________________________




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconАвтоматизированное проектирование электронных устройств
Изложены общие сведения о методологии автоматизированного проектирования электронной аппаратуры
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины магнитные элементы электронных устройств
Получение знаний по классификации и характеристиками магнитных материалов, овладение принципа построения ферромагнитных устройств...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование и расчеты технологического оборудования
Кореквизиты б3 «Информатика»; в1 «Спецглавы информатики»; «Инженерная графика»
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование средств и систем управления
В результате освоения данной дисциплины магистр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 и Ц3...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины проектирование электронных и микропроцессорных систем
Изучение основных методов проектирования, экспериментального исследования и эксплуатации электронных средств различного функционального...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование распределенных систем реального времени
Срв и формирование у студентов способности к системному мышлению и практических навыков по применению математических методов и средств...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа дисциплины учебно-исследовательская работа студентов
В1 «Магнитные элементы электронных устройств». Параллельно могут читаться дисциплины в3 «Цифровые устройства», в4 «Основы преобразовательной...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconРабочая программа по дисциплине "Физические основы микроэлектроники" для студентов специальности
Рабочая программа составлена на основании гос впо по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств», утвержденному...
Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconПрограмма дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»

Рабочая программа дисциплины автоматизированное проектирование электронных устройств iconПрограмма дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы