КОМП’ЮТЕРНА електроніка

Дисципліна «Комп’ютерна електроніка» викладається з урахуванням знань і навичок, набутих студентами в процесі вивчення „Основ електроніки”, „Фізики”, „Комп’ютерної логіки”, „Теорії електромагнітних кіл”. Дійсно, дисципліна є основою для схемотехніческого забезпечення практично всіх наступних дисциплін, служить базою для розумінні принципів побудови більшості блоків ЕОМ, АСУ ТП та інших технічних засобів автоматики.

Особливості вивчення комп’ютерної електроніки зумовлені тим, що це одна з перших дисциплін, що зв'язують загальнонаукові фундаментальні дисципліни і дисципліни, що забезпечують спеціальну підготовку студентів. Будучи за своїм змістом універсальною з погляду спільності знань і навичок що отримують в ній, для побудови практично будь-яких електронних пристроїв, вона у той же час, акцентує увагу і забезпечує підготовку фахівців для проектування специфічних електронних пристроїв, найбільш широко застосовуваних у системах автоматики і керування. Ці особливості полягають також у тім, що в автоматиці і системах керування знаходять широке застосування як слабкострумові малопотужні електронні елементи і пристрої, що випускаються в мікросхемотехнічному виконанні, так і потужнострумові силові пристрої, що складаються з дискретних елементів. Незважаючи на спільність фізичних процесів, що відбуваються в слабкострумових і потужнострумових елементах, є ряд відмінностей у проектуванні, настроюванні та експлуатації схем складених з їх використанням. І, нарешті, це одна з перших дисциплін, де математичні співвідношенні приводять до кількісних, чисельних співвідношень, що розглядаються в межах припустимих похибок розрахунку і виміру. Більшість студентів не мають досвіду у виконанні таких розрахунків, тому вивчення теоретичного матеріалу необхідно супроводжувати перевіркою отриманих результатів, і положень за допомогою розумового, натурного або розрахункового експерименту на ЕОМ під час практичних, лабораторних або самостійних занять.

Це перший теоретичний курс, у якому студенти безпосередньо ознайомлюються з конкретними схемотехнічними рішеннями, що закладають основу їхньої майбутньої спеціальності, та одержують не тільки глибокі теоретичні знання, але й вчаться розраховувати ті або інші залежності, втілюючи отримані теоретичні знання і розрахунки в конкретних електронних схемах, що оперують з «живими», відчутними електричними сигналами, елементами, приладами.

Успішне засвоєння дисципліни полягає не тільки в глибоких теоретичних знаннях принципів побудови електронних і мікроелектронних схем, але й у отриманні навичок їхнього розрахунку, монтажу, налагоджуванню з урахуванням особливостей роботи всього пристрою в цілому і в кожнім елементі окремо. Вирішенню цих задач сприяє лабораторний практикум.

Сформулюємо основні принципи, покладені в основу лабораторного практикуму.

1.Послідовність проведення досліджень з наростаючою складністю досліджуваних елементів і схем від найпростіших з максимальним включенням попередньо розглянутих і досліджених схем у наступній лабораторній роботі. Це дозволяє поступово ввести студентів у складний світ сучасної електронної техніки і пов‘язує окремі лабораторні заняття у єдину дослідницьку задачу, частини якої тісно взаємозалежні. При цьому студенти, що вивчили простіші елементи і пристрої на попередніх заняттях, можуть і повинні включати в наступні заняття раніше розроблені і досліджені ними елементи і вузли у виді готових блоків без зміни режимів їхньої роботи і параметрів елементів.

2.При дослідженні типових базових схем електроніки і мікросхемотехніки необхідно виконувати їхні розрахунки і проводити дослідження як у виконанні на дискретних елементах, що дозволяють наочніше показати фізичні процеси, що протікають у пристрої і у його окремих елементах, так і в інтегральному виконанні різного ступеня інтеграції. Складні функціональні пристрої, виконані у виді окремих мікросхем, доцільно досліджувати як окремий вузол, а також моделювати за допомогою простих інтегральних схем, що дозволяє наочніше розібратися в їхній структурі, принципах побудови і можливості використання.

3. Лабораторні роботи будуються аналогічно до змісту лекційного курсу, тобто студенти повинні виконувати дослідження однакових схем паралельно, тобто в основу організації лабораторних робіт покладено фронтальний метод. Така організація навчальних занять сприяє закріпленню і розширенню знань студентів. Фронтальна постановка лабораторних робіт дозволяє викладачеві одночасно керувати і стежити за діяльністю студентів, проводити груповий інструктаж з використання технічних засобів навчання і контролю, давати для всієї групи вказівки по ходу виконання лабораторної роботи і розкривати характерні помилки студентів, допущені в процесі роботи. Відносна простота більшості електронних елементів і схем, компактність і простота керування більш складними електронними пристроями, виконаними в інтегральному мікросхемотехнічному виді, можливість використання для досліджень стандартного універсального вимірювального устаткування дозволяє використовувати фронтальний метод для більшості лабораторних робіт.

4. Лабораторні заняття проводяться за принципом максимальної самостійності студентів як при підготовці до лабораторних робіт, так і при їх виконанні, для чого кожен студент виконує дослідження і оформляє протокол самостійно за індивідуальним завданням. Кожен студент, окрім того, самостійно здійснює збирання і налагоджування досліджуваної схеми, настроювання і пошук несправностей і відмов під контролем, але без особистої участі викладача. Така форма проведення занять виховує у студентів самостійність, почуття відповідальності, змушує кожного у цілому виконувати весь обсяг досліджень від підготовки протоколу до обробки експериментальних результатів і формулювання висновків.

Вкрай важливо, щоб студент не просто додержувався алгоритму виконання роботи, зазначеному в методичних рекомендаціях, а розглядав кожну лабораторну роботу як самостійне дослідження, що є частиною загального дослідження широкого класу електронних елементів і схем. Тому недоцільно створювати закінчені блоки і стенди, де роль студента обмежується переключенням тумблерів або обертанням ручок потенціометрів, але пропонується йому безпосередньо брати участь у процесі створення досліджуваної ним схеми, складанні плану дослідження для підтвердження і ілюстрації тих принципів, що він вивчає на лекції або під час самостійної роботи. При складанні плану дослідження студент повинен глибоко вивчити теоретичні принципи роботи досліджуваного їм пристрою, виконати необхідні розрахунки для забезпечення його працездатності, вибрати види, параметри і межі зміни типових вхідних сигналів, продумати необхідні комутації і регулювання в схемі, що забезпечують прояв тих або інших її властивостей, чітко уявити очікувані результати і вміти їх досягти. У випадку появи несподіваних результатів або відхилень від теорії розібратися в причині, уміти пояснити й усунути її.

Саме такі принципи виконання лабораторних робіт можуть забезпечити їх максимальну ефективність.