Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет «Радиоэлектроники и телекоммуникаций»
Программа дисциплины «Интегральные устройства радиоэлектроники»
для направления 210200.62 “Проектирование и технология ЭС” подготовки бакалавра
для специальности 210201 “Проектирование и технология РЭС” подготовки специалиста
Автор программы:
Крючков Н.М., krug64@gmail.com
Одобрена на заседании кафедры Радиоэлектроники и телекоммуникации «___»____________ 2012 г
Зав. кафедрой С.У.Увайсов
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС «___»____________ 2012 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факульте «Радиоэлектроники и телекоммуникаций» «___»_____________2012 г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Цели и задачи дисциплины.
Дисциплина готовит специалиста к решению следующих профессиональных задач:
Выбор элементной базы для проектирования РЭС в области интегральных устройств электроники (ИУЭ);
Использование ресурсов интернет для выбора и применения элементной базы ИУЭ;
Проведение научных исследований в области проектирования РЭС с использованием ИУЭ и поиск оптимальных проектных решений, обеспечивающих научно-технический прогресс.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины (требования к знаниям, умениям и навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины).
2.1. Курс направлен на то, чтобы специалист мог в своей профессиональной деятельности:
осуществлять сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по вопросам выбора и правильного применения элементной базы ИУЭ для проектирования РЭС;
изучать специальную литературу и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области проектирования РЭС;
обеспечивать необходимый уровень унификации и стандартизации элементной базы ИУЭ для проектирования РЭС;
2.2. Настоящий курс направлен на то, что после его изучения инженер будет знать:
основные методические и нормативные материалы по выбору элементной базы интегральных устройств радиоэлектроники;
действующие стандарты и технические условия, положения и инструкции по выбору и применению РЭС и оформлению технической документации;
технические характеристики и экономические показатели лучших отечественных и зарубежных образцов конструкций интегральных устройств радиоэлектроники;
специальную научно-техническую литературу по выбору и применению интегральных устройств электроники.
Объем дисциплины и вид учебной работы.
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестры
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
170
|
7, 8
|
|
|
|
Аудиторные занятия
|
|
|
|
|
|
Лекции (Л)
|
68
|
7, 8
|
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
34
|
8
|
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
17
|
7
|
|
|
|
И (или) другие виды аудиторных занятий
|
|
8
|
|
|
|
Самостоятельная работа
|
|
|
|
|
|
Курсовая работа
|
17
|
8
|
|
|
|
Расчетно-графические работы
|
|
|
|
|
|
Реферат
|
|
|
|
|
|
И (или) другие виды самостоятельной работы
|
81
|
8
|
|
|
|
Вид итогового контроля (экзамен,
зачет)
|
зачет
экзамен
|
7
8
|
|
|
|
(В первой графе таблицы указываются виды аудиторных и самостоятельных занятий студентов. Во второй графе указывается общая трудоемкость дисциплины в соответствии с ГОС ВПО, объем аудиторных и самостоятельных занятий – в соответствии с примерным учебным планом. В третьей графе указываются номера семестров, в которых предусматривается каждый вид учебной работы и вид итогового контроля по дисциплине).
Содержание дисциплины
Разделы дисциплины и виды занятий (допускается название п. 4.1. "Тематический план")
|
|
Аудиторные занятия
|
№
пп
|
Раздел дисциплины
|
лекции
|
ПЗ
(или С)
|
ЛР
|
Тема 1. Основные структуры полупроводниковых интегральных схем (ИС):
|
1
|
Общие сведения. Устройство и классификация ИС: плёночных, гибридных, полупроводниковых. Уровни интеграции. Аналоговые, дискретные, цифровые и аналого-цифровые ИС. Биполярные и полевые ИС.
|
2.0
|
|
|
2
|
Операционные усилители (ОУ). Основные понятия, обозначение, классификация, параметры. Инструментальные ОУ.
|
2.0
|
|
|
3
|
Другие АИС.
|
2.0
|
|
|
4
|
Арсенид-галлиевые (группы АIIIВV) ИС. Сравнительный анализ ИС из различных материалов.
|
2.0
|
|
|
Тема 2. Устройства для обработки сигналов:
|
5
|
Аналоговые фильтры (параметры, классификация, идеальный фильтр).
|
2.0
|
|
4
|
6
|
Классификация в частотной и временной областях (фазовращатели, линии задержки).
|
2.0
|
|
12
|
7
|
Виды аппроксимаций АЧХ.
|
2.0
|
|
|
8
|
Синтез и анализ фильтров.
|
2.0
|
|
|
9
|
Схемотехнические реализации активных и пассивных RLC-фильтров.
|
2.0
|
|
|
10
|
Физические основы электромеханических (ЭМФ) и пьезоэлектрических фильтров (кварцевые и пьезоэлектрические резонаторы).
|
2.0
|
|
|
11
|
Цифровые фильтры. Основные типы сигналов, их математическое описание и преобразования при цифровой обработке.
|
2.0
|
|
|
12
|
Цифровая фильтрация (классификация, БИХ, КИХ, нерекурсивные и рекурсивные фильтры)
|
2.0
|
|
|
13
|
Порядок расчета цифровых фильтров (методы синтеза). Условия и способы выбора разрядности АЦП.
|
2.0
|
|
|
14
|
Элементная база цифровых фильтров (ПЛИС и ЦСП).
|
2.0
|
|
|
15
|
Дискретные фильтры (параметры, классификация).
|
2.0
|
|
|
16
|
Фильтры на переключаемых конденсаторах.
|
2.0
|
|
|
17
|
Фильтры на приборах с зарядовой связью (ПЗС)
|
2.0
|
|
|
Тема 3. Типы акустических волн и устройства на их основе:
|
18
|
Микроэлектроника и введение в функциональную электронику (ФЭ). Функциональная акустоэлектроника (ФАЭ), явления и эффекты, краткие физические основы. Приборы акустоэлектроники на объемных и поверхностных волнах. Пассивные элементы ФАЭ (преобразователи ПАВ, отражатели, многополосковые ответвители, акустические волноводы). Характеристики материалов, используемых в устройствах на ПАВ.
|
2.0
|
|
|
19
|
Акустоэлектронные приборы на ПАВ. Классификация изделий ФАЭ (линейные и нелинейные, пассивные и активные). Сравнительные характеристики устройств ФАЭ. Устройства на ПАВ. Линии задержки (классификация, параметры). Конструкции фильтров на ПАВ. Фильтры на ПАВ-резонаторах. Дисперсионные фильтры. Фильтры (для телевизоров, радиоприемников). ФПАВ для современных коммуникационных применений (сотовых телефонов, спутниковых и волоконно-оптических сетях и линиях связи). Радиочастотная идентификация на ПАВ устройствах. Краткая историческая справка по физике и технике ПАВ. Вторичные эффекты в фильтрах на ПАВ.
|
2.0
|
|
|
20
|
Согласующие цепи. Рекомендации по проектированию печатных плат для устройств на ПАВ. Измерение параметров устройств на ПАВ. Технологии изготовления устройств на ПАВ. Генераторы на ПАВ. Акустоэлектронные усилители на ПАВ. Типы ПАВ. УФЭ второго поколения. Прочие элементы тракта обработки сигналов (акустические трансформаторы, разветвители и сумматоры, фазовращатели, аттенюаторы). Преселекторы, мультиплексоры.
Пьезоэлектрические резонаторы на ПАВ. Заключение.
|
2.0
|
|
|
21
|
Приборы обработки сложных сигналов на ПАВ. Заключение: некоторые перспективы.
|
2.0
|
|
|
|
Тема 4. Оптоэлектроника:
|
18
|
Введение в оптоэлектронику (Термины: оптоэлектроника, опто- и фотоэлектронные приборы, фотоника и оптроника, когерентная и некогерентная обработка аналоговой и цифровой оптической информации История возникновения. Области применения и перспективы оптоэлектроники. Генеалогическое древо оптоэлектро-ники показывает области её применения и перспективы. Генеалогическое древо оптоэлектронных приборов ― классификация оптоэлектронных приборов по выполняемым функциям.).
Основы фотометрии (Свет и его основные свойства. Спектр электромагнитных излучений. Фотометрия и колориметрия. Фотометрические единицы. Колориметрические параметры).
Оптические методы обработки информации (Оптические сигналы. голографические и интерферометрические методы, когерентные оптические системы аналоговой обработки информации.).
Элементная база оптоэлектроники (Классификация оптоэлектронных приборов по выполняемым функциям.).
|
2.0
|
|
|
19
|
Передатчики оптического излучения (вакуумные лампы, светодиоды, лазеры). Классификация светодиодов и области их применения. Параметры и характеристики светодиодов.
|
2.0
|
|
|
20
|
Приемники оптического излучения (Классификация: фотоэлектри-ческие, тепловые и фотохимические. Параметры и характеристики фотоприемников. Фотоприемники на основе внутреннего фото-эффекта:Фоторезисторы, Фотодиоды, Солнечные фото-преобразователи, Фототранзисторы, Фототиристоры, Фоточувстви-тельные приборы с зарядовой связью. Измерение параметров.
Фотоприемники на основе внешнего фотоэффекта: Вакуумный фотоэлемент, Газонаполненные фотоэлементы, Фотоэлектронные умножители, Кремниевый фотоэлектронный умножитель, электронно-оптический преобразователь,
|
2.0
|
|
|
21
|
Оптроны, оптореле и др.
|
2.0
|
|
|
|
Тема 5. Элементы интегральной оптики:
|
22
|
Введение (История оптической связи и состояние в области в настоящее время. Области применения ВОСПИ. Основные особенности волоконно-оптических систем передачи информации. Компоненты ВОСПИ).
Волоконно-оптические кабели (Основные факторы, которые необходимо иметь в виду при выборе ВОК. Общая характеристика факторов влияния на оптические кабели, температуры, механических усилий, ионизирующего излучения. Классификация волоконно-оптических кабелей, рекомендации по выбору).
Волоконные световоды (Принципы передачи информации в волоконных световодах. Основные виды волоконных световодов. Рекомендации по использованию световодов в ВОСПИ).
|
2.0
|
|
|
23
|
Пассивные оптические компоненты ВОСПИ (Общие сведения. Оптические соединители. Оптические шнуры. Адаптеры быстрого оконцевания. Сращивание оптических волокон. Оптические разветвители. Оптические изоляторы. Аттенюаторы. Оптические переключатели. Соединительные герметичные муфты. Устройства оптической кросс-коммутации).
Активные оптические компоненты ВОСПИ (Источники излучения и передающие оптоэлектронные модули. Фотоприёмники и приемные оптоэлектронные модули. Повторители и оптические усилители. Типы оптических усилителей. Оптический усилитель EDFA. Компоненты системы WDM: мультиплексоры и демультиплексоры)
|
2.0
|
|
|
24
|
Методы и средства измерения параметров компонентов ВОСПИ
(Эксплуатационные измерения на ВОСПИ. Измерения уровней оптической мощности и измерения затухания. Определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля. Стрессовое тестирование ВОСПИ. Расчёт оптического бюджета. Оптические измерители мощности).
Волоконно-оптические технологии в контрольно-измерительной технике (Классификация волоконно-оптических датчиков и примеры их применения. Волоконно-оптические датчики и сенсорные устройства для измерения магнитных полей. Световодные датчики и сенсорные устройства для измерения температуры).
Новейшие технологии (ПК в волокне. Новые типы оптических волокон и их применение)
|
2.0
|
|
|
25
|
Элементы интегральной оптики (Введение. Оптические интеграль-ные схемы). Тонкопленочные фильтры. Волоконная брэгговская решетка. Дифракционные решетки. Дифракционная решетка на массиве волноводов AWG. Оптоволоконные направленные разветвители. Примеры интегральных устройств на основе ВОСПИ)
|
2.0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 6. Лазерные источники в интегральной оптике:
|
26
|
Особенности электромагнитного излучения. Спектры электромагнит-ных волн и источников излучения
|
2.0
|
|
|
27
|
Атмосферные линии связи (параметры, особенности организации). Модуляция оптического излучения.
|
2.0
|
|
|
28
|
Назначение, классификация и основные параметры приемников оптического излучения.
|
2.0
|
|
|
29
|
Лазеры (классификация, параметры, области применения). Методы фокусировки излучения. Лазерные источники в интегральной оптике
|
2.0
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 7. Акустооптическое взаимодействие и устройства на его основе:
|
30
|
Физические основы акустооптики (акустооптический эффект, дифракция света, акустоптические взаимодействия)
|
2.0
|
|
|
31
|
Устройства на основе акустооптического эффекта: модуляторы, дефлекторы, фильтры.
|
2.0
|
|
|
32
|
Акустолюминесценция – новое явление акустооптики
|
2.0
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 8. Элементы Джозефсона:
|
33
|
Эффект Джозефсона и сверхпроводимость. История вопроса.
|
2.0
|
|
|
34
|
Элементы Джозефсона и перспективы их применения.
|
2.0
|
|
|
|
|
|
|
|
(В таблице названия разделов указываются в соответствии с обязательным минимумом содержания, изложенным в ГОС ВПО. В графах, обозначающих предусмотренные виды занятий проставляется «*»)
Содержание разделов дисциплины (указывается название каждого раздела, количество часов, отводимое на изучение, и его содержание).
Понедельный план проведения занятий - лекционных и практических.
Лабораторный практикум.
№п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
1
|
2, 3
| Сравнительный анализ параметров пассивного и активного фильтров |
2
|
2
|
Сравнительный анализ параметров фазовращателей различного типа
|
3
|
2
|
Сравнительный анализ параметров линий задержки различного типа
|
Курсовая работа
№п/п
|
Наименования типовых тем курсовых работ
|
1.
|
Синтез пассивных и активных фильтров в Micro-Cap 9.
|
Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
Рекомендуемая литература.
а) Основная литература:
Учебные материалы по курсу включают конспект лекций в формате word и/или, html, методические указания к выполнению курсовой работы в формате word, методические указания к лабораторно-конструкторскому практикуму в формате word. Контроль знаний студентов осуществляется посредством сдачи каждого раздела дисциплины в форме тестов на компьютере, по результатам которых ставится зачет или экзамен. Все эти материалы выдаются старостам групп для выдачи студентам.
б) Базовые учебники на которых создавался курс:
Рычина Т.А., Зеленский А.В., Устройства функциональной электроники и элетрорадиоэлементы: Учебник для вузов. 2-е изд., М., Радио и связь, 1989, ― 352 с.
Щука А.А. Электроника. Учебное пособие / Под ред. проф. А.С. Сигова, СПб.: БХВ-Петербург, 2005, ― 800 с.
Базовые лекции по электронике. Том I. Электровакуумная, плазменная и квантовая электроника. / Сборник под общей редакцией В.М. Пролейко, М., Техносфера, 2009, ― 480 с.
Базовые лекции по электронике. Том. II. Твердотельная электроникка. / Сборник под общей редакцией В.М. Пролейко, М., Техносфера, 2009, ― 608 с.
Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. Кварцевые генераторы: Справочное пособие. М., Радио и связь, 1984, ― 232 с.
Пьезоэлектрические резонаторы: Справочник / В.Г.Андросова, Е.Г.Бронникова, А.М.Васильев и др.; Под ред. П.Е.Кандыбы, и П.Г.Позднякова ― М., Радио и связь, 1992, ― 392 с.
Ладик А.И., Сташкевич Изделия электронной техники. Пьезоэлектрические и электромеханические приборы: Справочник ― М., Радио и связь, 1993, ― 104 с.
Д.Морган Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М., Радио и связь, 1990, ― 416 с.
Иванов А.Б. Волоконная оптика: Компоненты, системы передачи, измерения. ― М., Компания Сайрус Системс, 1999, ― 671 с.
Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики. ― М., Радио и связь, 1985, ― 280 с.
М.А.Амелина, С.А.Амелин Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. ― М., Горячая линия-Телеком, 2007, ― 464 с.
в) Дополнительная литература:
Основы микроэлектроники / Б.Г.Бондарь ― К., Вища школа., 1987, ― 309 с.
И.Е.Ефимов, И.Я.Козырь, Ю.И.Горбунов, Микроэлектроника, М., Высшая школа., 1987, ― 410 с.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. ― 2-е изд., испр. ― М.: Горячая линия-Телеком, 2003, ― 320 с.
Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. / ― 2-е изд., перераб. и доп. ― М.: Лаборатория базовых знаний, 2003, ― 488 с.
Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. ― 3-е изд., перераб. и доп. ― М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002, ― 448 с.
А.Б.Сергиенко Цифровая обработка сигналов ― СПб.:Питер, 2002, ― 608 с.
И. Зеленка Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология, конструкция, применение. ― М., Мир, 1990, ― 584 с.
Г.Кайно Акустические волны: Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. ― М., Мир, 1990, ― 656 с.
В.И.Речицкий Акустоэлектронные радиокомпоненты. Схемы, топология, конструкции. ― М., Радио и связь, 1987, ― 192 с.
Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов: Справочное пособие. / В.В.Дмитриев, В.Б.Акпамбетов, Е.Г.Бронникова и др.; Под ред. Б.Ф.Высоцкого, В.В.Дмитриева. ― М., Радио и связь, 1985, ― 176 с.
Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. ― М., Радио и связь, 200, ― 160 с.
Гонда С., Сэко Д. Оптоэлектроника в вопросах и ответах: Пер. с японского. ― Л., Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1989, ― 184 с.
Смирнов А.Г. Квантовая электроника и оптоэлектроника: Учебное пособие для вузов. ― Мн.: Высшая школа., 1987, ― 196 с.
Свечников Г.С. Элементы интегральной оптики. ― М., Радио и связь, 1987, – 104с.
Голубков В.С., Евтихиев Н.Н., Папуловский В.Ф. Интегральная оптика в информационной технике. ― М., Энергоатомиздат, 1985, ― 152 с.
Василевский А.М., Кропоткин М.А., Тихонов В.В. Оптическая электроника. ― Л., Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1990, ― 176 с.
Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько В.Л. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. ― М., Радио и связь, 1990, ― 224 с.
Разработка конструкторской документации РЭА, Справочник, Под ред, Э.Т.Романычевой, М., Радио и связь, 1989, ― 448 с.
Средства обеспечения дисциплины включает в себя:
конспект лекций в формате word и/или, html
Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 9.
Материально – техническое обеспечение дисциплины реализовано в специализированной учебной лаборатории на кафедре РЭТ.
Методические рекомендации по организации изучения дисциплины (включаются в программу по усмотрению разработчиков).
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности)
Направления подготовки –_ 210200.62 “Проектирование и технология ЭС”
Номер специальности – __210201 “Проектирование и технология РЭС”
(указывается номер направления подготовки (специальности))
|
