ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
по направлению 03.04.03 Радиофизика

Профиль подготовки: «Физика и технология радиоэлектронных приборов и устройств»

Программа государственного экзамена по направлению 03.04.03 Радиофизика составлена на основе требований ФГОС ВО и положения о проведении государственной итоговой аттестации в Тверском государственном университете.

Целью государственного экзамена является определение уровня сформированности компетенций, имеющих определяющее значение для профессиональной деятельности выпускников по направлению 03.04.03 Радиофизика.

На государственном экзамене проверяются следующие компетенции:

  • ОПК-7 Способность применять знания математики, физики и естество-знания, химии и материаловедения, теории управления и информационные технологии в инновационной деятельности.
  • ПК-4 Способность анализировать проект (инновацию) как объект управления.
  • ПК-5 Способность определять стоимостную оценку основных ресурсов и затрат по реализации проекта.
  • ПК-7 Способность систематизировать и обобщать информацию по использованию и формированию ресурсов.

1. На государственный экзамен вынесены задания для проверки уровня сформированности компетенций и теоретические задания по следующим дисциплинам:

  • Программируемые логические схемы (ч.1, 2),
  • Датчики и актуаторы
  • Программирование измерительных систем;
  • Объектно-ориентированное программирование.

2. Объем времени:

подготовка и сдача государственного экзамена — 2 недели

3. Сроки проведения:

согласно графику учебного процесса.

4. Материалы необходимые к государственному экзамену:

  • теоретические вопросы,
  • справочный материал, разрешенный к использованию на экзамене.

5. Условия подготовки и процедура проведения:

Расписание государственного экзамена и обзорных лекций по дисциплинам, включенным в программу экзамена, утверждается первым проректором — проректором по учебно-воспитательной работе ТвГУ по представлению декана факультета и вывешивается на доске объявлений за месяц до сдачи экзамена. Государственный экзамен проводится государственной экзаменационной комиссией. Форма проведения устная, включает: подготовка к ответу на знание теоретического материала и выполнение задания на проверку умений применять знания на практике — 2 часа.

Перечень теоретических вопросов, выносимых на государственную итоговую аттестацию

Программируемые логические схемы (ч.1, 2)
  1. Языки описания аппаратуры (HDL) и их назначение. Синтез и симуляция. Отличия от языков программирования высокого уровня.
  2. VHDL. Структура кода. Сигналы. Основные операторы языка. Понятия интерфейса и архитектуры. Стандарты языка.
  3. Комбинаторная логика на VHDL. Одновременные присваивания. Оператор процесса. Операторы when, if, case.
  4. Последовательная логика на VHDL. Оператор процесса. Список чувствительности. Описание триггера на VHDL.
  5. Среда тестирования, её назначение и преимущества. Структура среды тестирования. Стимулы.
  6. Синхронные и асинхронные схемы. Критерии синхронной схемы. Преимущества синхронных схем. Критический путь. Максимальная частота синхронной схемы.
  7. Триггеры с разрешением тактирования и их применение. Предделитель.
  8. Принципы структурного проектирования. Структура проекта. Компонент и экземпляр компонента.
  9. Конечный автомат (КА). Диаграмма состояний КА. Перечисляемый тип данных на VHDL. Описание КА на VHDL.
  10. Математика на VHDL. Пакет numeric_std. Типы данных signed и un-signed. Сложение и умножение на VHDL. Явное преобразование типов данных.
  11. IP-блоки. Мегафункции. Преимущества и сфера применения.
  12. Архитектура ПЛИС фирмы Altera на примере Cyclone IV. Структура ячейки. Блоки памяти. DSP блоки.
  13. Проекты с несколькими тактовыми сигналами. Межтактовая синхронизация.
  14. PLL, принципы работы, проектирование PLL на ПЛИС.
  15. Статический временной анализ. Общие принципы и назначение. Метастабильность триггеров.
  16. Цифровая обработка сигналов на ПЛИС.
  17. Генерация периодических сигналов на ПЛИС. DDS синтез частоты.
  18. Цифровые фильтры, их устройство и назначение. FIR фильтры.
  19. Передискретизация сигнала. Фильтр Фарроу.
  20. Встраиваемые микропроцессорные системы на ПЛИС, их применения, преимущества и недостатки. Общие сведения о ядре NIOS.
Датчики и актуаторы
  1. Классификация сенсоров (датчиков): назначение, вид преобразования, условия эксплуатации. Характеристики сенсоров (датчиков): диапазон измерения, чувствительность, точность, линейность, селективность. Погрешности измерений: температурный и временной дрейф параметров, шумы. Стандартизация и сертификация сенсоров (датчиков).
  2. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Упругие, механические свойства различных сред.
  3. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Тепловые, электрические свойства различных сред.
  4. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Полупроводниковые свойства различных сред.
  5. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Диэлектрические свойства различных сред.
  6. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Магнитные свойства различных сред.
  7. Основные физические эффекты и свойства, лежащие в основе построения датчиковой аппаратуры. Оптические свойства различных сред.
  8. Виды преобразователей: пьезоэлектрические, тензорезистивные, емкостные.
  9. Термоэлектрические сенсоры. Терморезистивные, термоэлектрические, термомеханические, пироэлектрические преобразователи.
  10. Оптические сенсоры: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фотосчетчики.
Программирование измерительных систем
  1. Аналоговые и цифровые сигналы. Преобразования. Дискретизация. Теорема Котельникова.
  2. Схемы измерений: дифференциальная схема, схема с общим проводом, схема с общим незаземленным проводом. Заземление.
  3. Последовательный интерфейс обмена данных. Назначение, характеристики. Последовательный порт. Ввод-вывод с использованием интерфейса RS-232.
  4. Аналого-цифровые преобразователи. Основные характеристики и виды АЦП.
  5. АЦП последовательного приближения. Назначение, блок-схема, принцип работы, характеристики.
  6. Дискретное преобразование Фурье. Амплитудно-частотная характеристика сигнала. Фильтрация. Фильтры в LabView.
  7. Язык графического программирования LabView. Назначение и основные понятия: блок-диаграммы, принцип потока данных, проводники, виртуальный прибор, подприбор.
  8. Циклы, массивы и кластеры в LabView. Сдвиговый регистр в LabView.
  9. Возможности ввода-вывода в LabView. Файлы отчетов в LabView.
  10. Математические и логические функции LabView.
Объектно-ориентированное программирование
  1. Принципы объектно-ориентированного программирования. Инкапсуляция.
  2. Принципы объектно-ориентированного программирования. Наследование.
  3. Принципы объектно-ориентированного программирования. Полиморфизм.
  4. Типы данных. Понятие класс. Модификаторы доступа. Конструкторы.
  5. Методы класса. Переопределение методов. Перегрузка методов.
  6. Абстрактные классы. Интерфейсы.
  7. Исключения. Обработка исключений

Перечень вопросов на проверку профессиональной составляющей компетенций, выносимых на государственную итоговую аттестацию

  1. Подготовить план статьи по одному из вопросов программы.
  2. Подготовить план отчета по ГОСТ по одной из проблем программы.
  3. Подготовить ответ по одному из вопросов программы в виде обзора литературы.
  4. Подготовить проект заявки на патент по одной из проблематик изучаемых курсов.
  5. Сформулировать актуальные задачи, которыми занимаются в последние годы специалисты в области радиофизики и создания новых функциональных материалов для радиофизики и электроники.