WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Департамент образования города Москвы Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Математический факультет Кафедра информатизации образования Учебно – методический комплекс учебной дисциплины ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ГСЭ Цикл общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (2005 год) Специальность 030100 – «Информатика» ДПП.Ф.12 – ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Москва – 2008 Программа, методические рекомендации и план освоения дисциплины обсуждены и утверждены на заседании кафедры информатизации образования [протокол заседания кафедры № от июня 2008 г.], утверждены на заседании ученого совета математического факультета [протокола заседания совета № от октября 2008 г.].

УМКД рекомендован к печати Научно-методическим советом ГОУ ВПО МГПУ.

Составитель Доцент кафедры информатизация образования, к.п.н. Заславская О.Ю.

Заведующий кафедрой Зав. кафедрой информатизации образования, д.п.н., профессор Гриншкун В.В.

Рецензент:

Пояснительная записка Настоящая программа составлена на основе Государственного образовательного стандарта ДПП.Ф.12 Основы микроэлектроники Физические основы полупроводниковой микроэлектроники. Понятие об интегральных схемах. ЧИПы. Принципы построения микроэлектронных приборов и устройств. Основы реализации оперативных и долговременных запоминающих устройств. Микропроцессоры как микроэлектронная основа современных ЭВМ, принципы их работы и функционирования.

Рассматриваются основные аспекты микроэлектроники: физические, технические и схемотехнические. Дается представление об уровне современной микроэлектроники, ее методах, средствах, проблемах и перспективах развития.

Изучение данного курса посвящёно теоретическим и экспериментальным основам современной микроэлектроники.

1. На базе теоретических основ микроэлектроники необходимо рассмотреть принципы функционирования основных полупроводниковых приборов – дискретных и в интегральном исполнении (диодов, биполярных и полевых транзисторов).

2. Описание интегральных схем и устройств на базе логических элементов, так как сам принцип интеграции осуществляется через единые технологические методы и приёмы.

3. Задачи микроэлектроники, новейшие направления и тенденции развития современной микроэлектроники Курс „Основы микроэлектроники“ входит в блок дисциплин предметной подготовки и предназначен для подготовки учителей информатики, владеющих необходимыми знаниями в области основ электроники, микроэлектроники и современных методик обучения.

Цель данного курса - изучить физические основы полупроводниковой микроэлектроники, принципы построения микроэлектронных приборов и устройств, сформировать понятие об интегральных микросхемах. На базе этих знаний рассмотреть и изучить микропроцессоры как микроэлектронную основу современных компьютеров, а так же основы реализации оперативных и долговременных запоминающих устройств.

Курс „Основы микроэлектроники“ изучается после получения глубоких знаний и сформировавшихся понятий по курсу физики в разделе “Электричество”, а также по курсу «Архитектура ПК» в разделе «Микропроцессорная техника».

Обоснование структуры учебной дисциплины.

Учебный курс рассчитан для изучения в течение одного учебного семестра, состоит из лекционных и лабораторных занятий.

Лекционный материал содержит основные сведения о физических основах полупроводниковой электроники, элементной базе микроэлектроники в т. ч.

Логических интегральных микросхем. На лекциях рассматриваются принципы построения микроэлектронных приборов и устройств, запоминающие устройства компьютеров, микропроцессоры как основа компьютерной техники и перспективы её развития.

Лабораторные занятия проводятся фронтально и позволяют практически закрепить лекционный материал. На них так же выносится материал, дополняющий и углубляющий лекционный, а так же материал, не вошедший в лекционный курс.

Такая структура построения курса позволяет дать студентам необходимые знания в области микроэлектроники и привить им необходимые навыки в проведении лабораторного эксперимента.

Цели и задачи дисциплины Основной целью изучения данного курса является:

обучение будущего учителя информатики продуктивному восприятию технических аспектов информатики настолько, чтобы он представлял суть современных электронных систем и творчески применял полученные знания на практике.

Для реализации программы предлагается использовать все многообразие форм и методов учебной работы: лекции, семинары, практические, в том числе индивидуальные, занятия, ознакомление с современным педагогическим опытом, обсуждение и анализ ситуаций, работу в малых группах, консультации.

Основные задачи изучения курса:

формирование знаний в области теоретических принципов микроэлектроники, составляющих основу системотехнических и схемотехнических решений при построении средств вычислительной техники;

овладение умениями и навыками оценки функциональных, количественных и качественных характеристик микроэлектронных компонентов компьютеров и периферийных устройств.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины После изучения дисциплины студент должен:

Знать принцип действия, конструкцию и технологические особенности ИС на основе полупроводниковых транзисторов, принципы конструирования элементной базы цифровой вычислительной техники и средств коммуникации принцип действия, конструкцию и технологические особенности цифровых устройств и пути их практического использования и совершенствования.



Иметь представление разделы микроэлектроники и её базовые термины;

основные полупроводниковые материалы и их свойства;

методы формирования и классификацию р- n переходов;

разновидности и классификацию полупроводниковых диодов;

назначение и условные обозначения полевых транзисторов;

назначение и состав пассивных элементов ИМС;

классификацию ИМС по технологии их изготовления;

классификацию ИМС по способу преобразования и обработки сигналов;

технологию изготовления ЧИПов;

основы проектирования микроэлектронных приборов и устройств;

основные технологические процессы фотолитографии;

классификацию запоминающих устройств;

основные сведения о микропроцессоре и его характеристиках;

о принципах построения электронных приборов и устройств средствами микроэлектроники;

о технологических и технических аспектах средств информатики о путях повышения степени интеграции и об использовании новых физических принципов в микроэлектронике.

Уметь:

сформулировать причины возникновения микроэлектроники;

объяснить процессы формирования электронно-дырочного перехода;

изобразить и пояснить вольтамперную характеристику полупроводникового диода;

объяснить работу биполярного транзистора как четырёхполюсника;

дать характеристику основным направлениям функциональной микроэлектроники;

сформулировать основные этапы планарной технологии;

дать характеристику запоминающим устройствам персонального компьютера;

дать характеристику специализированного и однокристального микропроцессора.

Программа ориентирована на дальнейшую научную и педагогическую деятельность студентов. УМКД включает в себя также тематику лекций, практических занятий, списки возможных тем курсовых и дипломных работ, перечень вопросов к экзамену, список обязательной и дополнительной литературы.

Материал курса, рассчитанного на 1 семестр, распределяются следующим образом:

бакалавры (ОД) (8 семестр) лекционных часов практических занятий специалисты (Инф-ОД) (6 семестр) лекционных часов практические занятия специалисты (Инф-КВ) (6 семестр) лекционных часов практические занятия специалисты (Мат-ОД) (8 семестр) лекционных часов практические занятия Формы итогового контроля Студенты дневного отделений, специальность «Информатика», «Математика, с дополнительной специальностью «Информатика», в конце семестра сдают экзамен. Для студентов, обучающиеся по системе «бакалавриат», в конце семестра проводится итоговый зачет для контроля уровня освоения курса. Зачет проходит в форме устного ответа на 2 вопроса билета (один – общетеоретический, второй – практический).

Ответы на каждый из вопросов оценивается максимум в 10 баллов, максимальное количество баллов за ответ на экзамене – 20.

ЧАСТЬ I. ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Содержание курса Модуль 1. Физические основы полупроводниковой микроэлектроники, физические явления и процессы в полупроводниковых структурах Предмет микроэлектроники: Роль микроэлектроники. Информационные технологии и электроника. История микроэлектроники. Диоды: физические принципы, пробои, виды. Транзисторы: физические принципы работы транзистора: принцип действия, статические характеристики Модуль 2. Основы реализации оперативных и долговременных запоминающих устройств.

Схемотехника элементов И-НЕ; ИЛИ-НЕ, И/ИЛИ-НЕ. Параметры логических элементов, интегральные триггеры, запоминающие устройства. Логические элементы.

Исключающее ИЛИ. Триггерные схемы: RS, T, RST, JK, D Модуль 3. Принципы построения микроэлектронных приборов и устройств, цифровая и аналоговая микроэлектроника: узлы, блоки, устройства.

Типовые функциональные узлы цифровой электроники. Одноразрядный двоичный сумматор. Принцип построения многоразрядных сумматоров.. Арифметикологические устройства. Дешифраторы, шифраторы.

Модуль 4. Микропроцессоры Микропроцессоры – основа ПК. История развития. Тактовая частота и принцип потактовой реализации команд, микрокоманды. Реализация функции МП. Основные тенденции развития универсальных микропроцессоров.

Модуль 5. Понятие об интегральных схемах, элементы полупроводниковой микроэлектроники Перспективы развития интегральных микросхем. Классификация ИС, Структуры ИС: Микросхемы, элементы, компоненты. Элементы конструкции микросхем. Простые и сложные микросхемы. Классификация микросхем. Система условных обозначений микросхем. Перспективы развития микроэлектроники.

ЧАСТЬ II. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПЛАН ОСОВЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ЛЕКЦИИ.

При изучении лекционного курса следует вести подробный конспект лекций, позволяющий самостоятельно проследить логику изложения учебного материала.

Следует аккуратно вычерчивать графики, рисунки, схемы и таблицы, что способствует зрительному восприятию и более полному запоминанию материала. При недопонимании учебного материала нужно пытаться правильно сформулировать вопросы к лектору и не стесняться задавать их. Наиболее глубокие знания будут получены студентом только тогда, когда им усвоена структура учебной дисциплины, своевременно и полно понята суть проблемы и пути её решения.

Модуль 1. Физические основы полупроводниковой микроэлектроники, физические явления и процессы в полупроводниковых структурах (4 часа) Лекция 1. 2 часа Предмет микроэлектроники: Роль микроэлектроники. Информационные технологии и электроника. История микроэлектроники Лекция 2. 2 часа Диоды: физические принципы, пробои, виды.





Транзисторы: физические принципы работы транзистора: принцип действия, статические характеристики Модуль 2. Основы реализации оперативных и долговременных запоминающих устройств. (6 часов) Лекция 3. 2 часа Схемотехника элементов И-НЕ; ИЛИ-НЕ, И/ИЛИ-НЕ Лекция 4. 2 часа Параметры логических элементов, интегральные триггеры, запоминающие устройства Лекция 5. 2 часа Логические элементы. Исключающее ИЛИ. Триггерные схемы: RS, T, RST, JK, D Модуль 3. Принципы построения микроэлектронных приборов и устройств, цифровая и аналоговая микроэлектроника: узлы, блоки, устройства. (6 часов) Лекция 6. 2 часа Типовые функциональные узлы цифровой электроники. Одноразрядный двоичный сумматор.

Лекция 7. 2 часа Принцип построения многоразрядных сумматоров.. Арифметико-логические устройства.

Лекция 8. 2 часа Дешифраторы, шифраторы Модуль 4. Микропроцессоры (6 часов) Лекция 9. 2 часа Микропроцессоры – основа ПК. История развития. Тактовая частота и принцип потактовой реализации команд, микрокоманды.

Лекция 10. 2 часа Реализация функции МП.

Лекция 11. 2 часа Основные тенденции развития универсальных микропроцессоров.

Модуль 5. Понятие об интегральных схемах, элементы полупроводниковой микроэлектроники (6 часов) Лекция 12. 2 часа Перспективы развития интегральных микросхем. Классификация ИС, Структуры ИС:

Лекция 13. 2 часа Микросхемы, элементы, компоненты. Элементы конструкции микросхем.

Простые и сложные микросхемы.

Лекция 14. 2 часа Классификация микросхем. Система условных обозначений микросхем.

Перспективы развития микроэлектроники.

ПРАКТИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ На лабораторных занятиях нужно внимательно ознакомиться с теоретической частью работы, изучить ход проведения работы, порядок обработки полученных результатов. Особое внимание следует уделить систематизации материала для формулировки вывода по результатам лабораторного эксперимента, который способствует формированию базовых понятий изучаемой дисциплины.

Лабораторная работа № 1. Ознакомление со структурой учебной электронной лаборатории на ПК системой моделирования EWB. Ознакомление с работой приборов и устройств в пакете EWB. Ознакомление с назначением компонентов программы EWB. Изучение компонентов программы EWB, их условных обозначений и кратких характеристик.

6 ч.

Цель работы: ознакомление со структурой учебной электронной лаборатории на ПК системой моделирования EWB, органами управления и режимами работы, Ознакомление c возможностями программы EWB. Изучение интерфейса пользователя. Ознакомление с терминами и понятиями. Построение простейших электронных и логических схем Технология создания схем.

Для создания схем, рассматриваемых в рамках лабораторных работ по курсу "Основы микроэлектроники" достаточно воспользоваться имеющимися типовыми компонентами.

Для открытия нужной библиотеки компонентов нужно подвести курсор мыши к соответствующей иконке и нажать один раз её левую кнопку. В выпадающем множестве выбирается необходимый значок, и передвигается при удержании левой клавишей мыши на рабочее поле программы. Для установки параметров необходимо двойным нажатием левой кнопкой мыши раскрыть меню настройки параметров компонента. Выбор подтверждается нажатием кнопкой Accept и клавишей Enter.

После размещения компонентов производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подключить только один проводник.

Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента и после появления прямоугольной площадки синего цвета, нажимается левая кнопка и появляющийся при этом проводник протягивается к выводу другого компонента до появления на нём такой же прямоугольной площадки, после чего кнопка мыши отпускается и соединение готово. При необходимости подключения к этим выводам других проводников в библиотеке Passive выбирается точка (символ соединения) и переносится на ранее установленный проводник. После удачной постановки точки к проводнику подсоединяется ещё два проводника. Точка соединения может быть использована не только для подключения проводников, но и для введения надписей.

Если необходимо переместить отдельный сегмент проводника, к нему подводится курсор, нажимается левая кнопка и после появления в вертикальной или горизонтальной плоскости двойного курсора производятся нужные перемещения.

Подключение к схеме контрольно-измерительных приборов производится аналогично. Причём для таких приборов, как осциллограф или логический анализатор, соединения целесообразно проводить цветными проводниками, поскольку их цвет определяет соответствующую осциллограмму.

2. Задание для выполнения лабораторной работы 1. ознакомиться с описанием системы моделирования EWB:

http://www.intsyseurope.fr/ElectronicsWorkbench/ facts.html Файл справка Electronics workbench 5.www.peweek.ru/N37/cp1251/sapr/chapt 2.1.

В.И.Карлащук Программа EWB и ее применение • назначение • структура • система меню • правила работы 2. исследовать порядок создания схем в системе моделирования EWB 3. изучение компонентов программы EWB, их условных обозначений и кратких характеристик Группа делится на 8 равных по численности подгрупп Задание для каждой подгруппы:

1. составить таблицу соответствия условного обозначения, назначения компонентов и установки соответствующих параметров (по необходимости) программы EWB I. пассивные компоненты;

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.