УМКД_студентам_Схемотехника_2023. Учебнометодический комплекс дисциплины (сокращенная версия) Электротехника, электроника и схемотехника Часть 3 схемотехника комплект материалов для студентов для специальностей
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 11 - Структура ЗУ с одномерной адресацией (2D): способ организации, схема, принцип работы, основные недостатки. Структура ЗУ с одномерной адресацией (2DМ): отличие от 2D структуры, способ организации, схема, принцип работы. Структура ЗУ с двумерной адресацией: способ организации, схема, принцип работы. Оперативные запоминающие устройства: статические, динамические (схемные реализации на биполярных и униполярных транзисторах, принцип работы). Постоянные запоминающие устройства: способы изготовления, принцип работы. Перепрограммируемые ППЗУ, РПЗУ: схемы, способы создания, реализация операции перезаписи информации. Флэш-память. Тема №12 «Устройства аналого-цифрового преобразования сигналов» Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП): предназначение, основные характеристики. Схема ЦАП с суммированием весовых токов: характеристика, принцип работы, основные недостатки. Схема ЦАП на основе матрицы R-2R: характеристика, принцип работы. Схема ЦАП для преобразования двоично-десятичных чисел: характеристика, принцип работы. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП): понятие, предназначение, основные характеристики. Схема АЦП с параллельным преобразованием: принцип работы, основное предназначение, недостатки. Схема АЦП с последовательным преобразованием: принцип работы, основное предназначение, недостатки. Схема АЦП с генератором линейно-изменяющегося напряжения: принцип работы. Схема АЦП с двойным интегрированием: принцип работы. ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 12 - 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ В разделе представлена информация, касающаяся литературы, имеющейся по предмету. 3. 1. ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Миленина, С. А. Электроника и схемотехника : учебник и практикум для академического бакалавриата / С. А. Миленина ; под ред. Н. К. Миленина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 270 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-05078- 3. — Режим доступа : www.biblio-online.ru/book/AD07D112-EE7E-4C2D- A8F5-121E5B7DE910. 2. Иванов, И.И. Электротехника и основы электроники: Учебник [Электронный ресурс] : учеб. / И.И. Иванов, Г.И. Соловьев, В.Я. Фролов. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2017. — 736 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/93764. — Загл. с экрана. 3. Тимофеев, И.А. Основы электротехники, электроники и автоматики. Лабораторный практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие / И.А. Тимофеев. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2016. — 196 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/87595. — Загл. с экрана. 4. Новожилов, О. П. Электротехника и электроника : учебник для бакалавров / О. П. Новожилов. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 653 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-9916-2941-6. — Режим доступа : www.biblio-online.ru/book/48DD931F- 2401-4A5B-BD88-B4676BC5BF74. 5. Теличенко,Д.А. Схемотехника [Текст] : лаб. практикум: рек. ДВ РУМЦ / Д. А. Теличенко, А. В. Бушманов ; АмГУ, ФМиИ. - Благовещенск : Изд-во Амур. гос. ун-та, 2007. - 108 с. : рис., табл. - Библиогр.: с. 104. 6. Новожилов, О. П. Электроника и схемотехника в 2 ч. Часть 1 : учебник для академического бакалавриата / О. П. Новожилов. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 382 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-03513-1. — Режим доступа : www.biblio- online.ru/book/ABF20405-42F3-440E-B753-E350DFBB22A8. 7. Новожилов, О. П. Электроника и схемотехника в 2 ч. Часть 2 : учебник для академического бакалавриата / О. П. Новожилов. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 421 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-03515-5. — Режим доступа : www.biblio- online.ru/book/55CE3317-B06D-4B45-8801-2494DBC9AFC6. ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 13 - 3. 2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ИНТЕРНЕТ- РЕСУРСОВ № Ссылка Описание 1 http://www.iprbookshop.ru/ Электронно-библиотечная система IPRbooks - научно-образовательный ресурс для решения задач обучения в России и за рубежом. Уникальная платформа ЭБС IPRbooks объединяет новейшие информационные технологии и учебную лицензионную литературу. Контент ЭБС IPRbooks отвечает требованиям стандартов высшей школы, СПО, дополнительного и дистанционного образования. ЭБС IPRbooks в полном объеме соответствует требованиям законодательства РФ в сфере образования 2 https://www.biblio-online.ru ВФонде электронной библиотеки более 3000 наименований, библиотека в основном содержит электронные учебники по различным дисциплинам для всех уровней профессионального образования, проверены ведущими научными школами. 3 http://e.lanbook.com/ Электронно-библиотечная система, включающая в себя как электронные версии книг издательства «Лань» и других ведущих издательств учебной литературы, так и электронные версии периодических изданий по естественным, техническим и гуманитарным наукам. В пакете Инженерно- Технические науки содержится коллекция Издательского дома МЭИ 5 https://elibrary.ru/ Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU – российский информационно-аналитический портал в области науки, технологии, медицины и образования 6 http://new.fips.ru/ Федеральный институт промышленной собственности ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 14 - 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ 4.1. ТЕМЫ И РАССМАТРИВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ ЗАНЯТИЙ Первое занятие (2 часа). Тема: «Полупроводниковые приборы (входящий тест по основам электротехники и электроники)» Рассматриваемые вопросы: Темы представлены в разделе 4.2. Второе занятие (2 часа). Тема: «Основы цифровой техники I» Рассматриваемые вопросы: 1. Упрощение логических функций 1.1. Логические функции задаются в виде СДНФ 1.2. Логические функции задаются в виде СКНФ 1.3. Логические функции задаются в произвольном виде 2. Составление таблиц истинности по логическим функциям 2.1. Логические функции задаются в виде СДНФ 2.2. Логические функции задаются в виде СКНФ 2.3. Логические функции задаются в произвольном виде 3. Получение логических функций по таблицам истинности 3.1. Таблица истинности от двух переменных 3.2. Таблица истинности от трех переменных Примечание: для каждого рассматриваемо вопроса варианты заданий формулируются в произвольном виде (при этом количество булевых переменных, как правило, не должно превышать четырех). Третье занятие (2 часа). Тема: «Основы цифровой техники II» Рассматриваемые вопросы: 1. Построение схемы по таблице истинности 1.1. Таблица истинности задается от двух переменных 1.2. Таблица истинности задается от трех переменных 2. Составление логической функции по схеме 2.1. Схема на элементах «ИЛИ», «И» 2.2. Схема на элементах «ИЛИ», «И», «НЕ» 2.3. Схема на элементах «ИЛИ-НЕ», «И-НЕ» 3. Реализация в различных базисах 3.1. Реализация в базисе «И-НЕ» 3.2. Реализация в базисе «ИЛИ-НЕ» Примечание: для каждого рассматриваемо вопроса варианты заданий формулируются в произвольном виде (при этом количество элементов в схемах, как правило, не должно превышать десяти). ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 15 - Четвертое занятие (2 часа). Тема: «Основы цифровой техники III (промежуточная контрольная работа №1)» Рассматриваемые вопросы: Темы представлены в разделе 4.2. Пятое занятие (2 часа). Тема: «Построение комбинационных устройств» Рассматриваемые вопросы: 1. Синтез пороговой ячейки (цифрового автомата формирующего на выходе «1», когда на двух любых его входах имеется «1») 2. Синтез развернутой схемы шифратора (на базе простейших логических элементов) 3. Синтез развернутой схемы дешифратора (на базе простейших логических элементов) 4. Построение схемы дешифратора 3*8 из двух дешифраторов 2*4 Примечание: синтезируемые схемы шифраторов и дешифраторов приведены в методических указаниях к лабораторным работам. Шестое занятие (2 часа). Тема: «Комбинационные устройства средней степени интеграции I» Рассматриваемые вопросы: 1. Синтез сегментных дисплеев различной конфигурации 2. Построение цифрового устройства формирующего заданные комбинации двоичных чисел на своих выходах 2.1. Разработать схему на основе дешифратора, формирующую «0» на указанных выходах Y0, Y1, Y2, Y3, при определенных комбинациях входных чисел, заданных в шестнадцатеричной системе исчисления Числа на входе, в hex 0, 1, A 2, 3, B 4, 5, С 6, 7, Е Выходы Y0 Y1 Y2 Y3 Примечание: а) На вход схемы числа поступают в двоичной системе исчисления; б) На выходе формируется «0» тогда и только тогда когда на входе схемы имеется указанные числа (см. таблицу), во всех других случаях – на выходе «1». 2.2. Разработать схему на основе дешифратора, формирующую «1» на указанных выходах Y4, Y5, Y6, Y7, при определенных комбинациях входных чисел, заданных в шестнадцатеричной системе исчисления Числа на входе, в hex A, B, C D, E, F 0, 2, 4 1, 3, 7 Выходы Y4 Y5 Y6 Y7 Примечание: а) На вход схемы числа поступают в двоичной системе исчисления; ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 16 - б) На выходе формируется «1» тогда и только тогда когда на входе схемы имеется указанные числа (см. таблицу), во всех других случаях – на выходе «0». Седьмое занятие (2 часа). Тема: «Комбинационные устройства средней степени интеграции II» Рассматриваемые вопросы: 1. Реализация логических функций на мультиплексоре 1.1. Логические функции задаются в виде СДНФ 1.2. Логические функции задаются в виде СКНФ 1.3. Логические функции задаются в произвольном виде 2. Реализация логических схем на основе дешифратора и логических элементов указанного типа 2.1. Логическая функция задается в виде СДНФ, логические элементы произвольные 2.2. Логическая функция задается в виде СКНФ, логические элементы произвольные 2.3. Логическая функция задается в виде СДНФ(СКНФ), логические элементы «И-НЕ» 2.4. Логическая функция задается в виде СДНФ(СКНФ), логические элементы «ИЛИ-НЕ» 2.5. Логическая функция задается в произвольном виде, логические элементы «И-НЕ»(«ИЛИ-НЕ») Примечание: для каждого рассматриваемо вопроса варианты заданий формулируются в произвольном виде (при этом количество переменных входящих в логические функции, как правило, не должно превышать четырех). Восьмое занятие (2 часа). Тема: «Комбинационные устройства средней степени интеграции II ( промежуточная контрольная работа №2); Применение дешифраторов» Рассматриваемые вопросы: 1. Контрольная работа №2 (60 минут), темы представлены в разделе 9.2, полный текст контрольной работы приведен в разделе 12.2. 2. Построение схемы выборки микросхем памяти (ОЗУ и ПЗУ) на основе дешифраторов различной структуры для микроконтроллера КР-580 Девятое занятие (2 часа). Тема: «Последовательностные схемы» Рассматриваемые вопросы: 1. Разработать схему (на основе RS триггера), которая обнаруживает появление хотя бы одного кратковременного спада (установки в «0») на своем входе импульса ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 17 - 2. Разработать схему (на основе RS триггера), которая обнаруживает хотя бы одно кратковременное появление (установки в «1») на своем входе импульса 3. Разработать схему счетчика с коэффициентом пересчета 2, 4 4. Разработайте схему счетчика с коэффициентом счета 3, 5 5. Разработать схему счетчика, с произвольным коэффициентом пересчета, которая устраняет явление «иголок» Примечание: а) Для заданий 1, 2 под обнаружением импульса подразумевается получение на выходе схемы «1», и сохранении ее в дальнейшем при произвольном изменении входного сигнала; б) В рамках выполнения задания 4 подразумевается создание двух видов схем – в первой (простейшей) обнаруживается первая «нерабочая» комбинация и по ней происходит обнуление счетчика; во второй обнаруживаются все «нерабочие» комбинации и обнуление счетчика происходит по всем «нерабочим» комбинациям; в) При выполнении задания 5 предполагается использование D триггера, в этом случае обнаруживается последняя рабочая комбинация пересчета, а триггер выполняет задержку сброса на один такт (считается, что время обработки сигнала в триггере меньше, чем в схеме сброса). 4.2. ТЕМЫ И РАССМАТРИВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Входящий тест: «Полупроводниковые приборы Рассматриваемые вопросы: 1. Однофазные и трехфазные цепи (способы расчета) 2. Способы создания полупроводников 3. Принцип работы, виды и характеристики диодов 4. Структуры, параметры, характеристики биполярных транзисторов 5. Структуры, параметры, характеристики полевых транзисторов 6. Способы включения транзисторов 7. Тиристоры, усилители, выпрямители, ГЛИН Контрольная работа №1: «Основы цифровой техники» Рассматриваемые вопросы: 1. Составление логических функций по таблице истинности 2. Упрощение полученных логических функций, полученных в задании 1 3. Построение схемы в произвольном базисе по логическим функциям, полученным в задании 2 4. Реализация логических функций, полученных в задании 2 в базисе «И- НЕ»; построение соответствующих схем 5. Реализация логических функций, полученных в задании 2 в базисе «ИЛИ-НЕ»; построение соответствующих схем 6. По заданной схеме построить логическую функцию ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 18 - Контрольная работа №2: «Комбинационные устройства средней степени интеграции» Рассматриваемые вопросы: 1. Реализовать заданные логические функции на мультиплексоре (логические функции задаются в виде СДНФ, в произвольном виде) 2. Реализовать заданные логические функции на основе дешифратора и логических элементов заданного типа (логические элементы «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») 3. Разработать схему на основе дешифратора, формирующую «1» («0») на указанных выходах, при определенных комбинациях входных чисел ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 19 - 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 5.1. МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Лабораторный практикум представляет собой четыре лабораторные работы, которые выполняются по имеющемуся методическому пособию 1 Данное пособие можно найти: - в библиотеке университета по коду ББК 32.965я73 Т31; - на сайте курса по дисциплине. Каждая работа содержит необходимые теоретические сведения по исследуемой теме, задания для выполнения и контрольные вопросы. Помимо этого, в ряде работ приведены упражнения для более глубокого освоения студентами изучаемого материала (аналогичные темы рассматриваются в расчетно-графической работе, см. п. 6). 5.2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ Для преподавания дисциплины «Схемотехника» основным используемым программным продуктом является программа «Electronics Workbench» – удобная и гибкая среда компьютерного моделирования. Данная программа используется, в основном, при проведении лабораторных работ. Методические указания к лабораторным работам 1 содержат все необходимые сведения для проведения экспериментов. Необходимо отметить, что использование «Electronics Workbench» не является жестким ограничением: лабораторные работы можно проделать и в других системах компьютерного моделирования. Для этого в методическом пособии к лабораторным работам, помимо обозначения электронных элементов, принятых в нашей стране, описаны обозначения принятые на Западе. Возможности «Electronics Workbench» 2 Система схемотехнического моделирования «Electronics Workbench» предназначена для моделирования и анализа электрических схем. Программа «Electronics Workbench» позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов. Параметры компонентов можно изменять в широком диапазоне значений. Простые компоненты описываются набором параметров, значения которых 1 Теличенко Д. А., Бушманов А. В. Схемотехника. Лабораторный практикум. Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2007. 2 Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench / Под общ. Ред. Д. И. Панфилова. – М.: Додека, 2000. ЭЭиС. Часть 3«Схемотехника»: комплект материалов для студентов - 20 - можно изменять непосредственно с клавиатуры, активные элементы - моделью, представляющей собой совокупность параметров и описывающей конкретный элемент или его идеальное представление. Модель выбирается из списка библиотек компонентов, параметры модели также могут быть изменены пользователем. Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки. Программа «Electronics Workbench » совместима с программой P-SPICE, то есть предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений в различные ее версии. Работа с программой «Electronics Workbench» В рамках проведения лабораторных занятий предусматривается использование программы «Electronics Workbench», далее EWB версии 5.12. Дальнейшее описание EWB касается необходимого минимума, достаточного для выполнения лабораторных заданий. Работа с программой начинается с запуска файла «EWB32.EXE», находящегося в корневом каталоге «EWB512». При этом открывается главное окно, представленное на рис. 1 Рисунок 1 – Главное окно программы Для создания исследуемой схемы необходимо выполнить следующее: |