Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Электроника и микропроцессорная техника.↑ Стр 1 из 5Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА
Методические указания к расчётно-графическим работам для студентов технических специальностей
Могилев 2013 УДК 621.317.7: 621.328.049.77 ББК 32.85 О 45
Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет»
Одобрено кафедрой «Электротехника и электроника» «28» сентября 2013 г., протокол № 1
Составители: канд. техн. наук, доц. С. В. Болотов; канд. физ.-мат. наук, доц. Ф. М. Трухачев; канд. техн. наук А. Г. Старовойтов; И. В. Курлович
Рецензент канд. техн. наук, доц. Г. С. Леневский
Методические указания к расчётно-графическим работам предназначены для студентов технических специальностей.
Учебное издание
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА
Ответственный за выпуск Ф. М. Трухачев Технический редактор А. А. Подошевко Компьютерная верстка И. А. Алексеюс
Подписано в печать . Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 215 экз. Заказ № Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/0548519 от 16.06.2009 г. Пр. Мира, 43, 212000, Могилев,
© ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2013 Требования к выполнению расчетно-графических работ
Выполнение расчетно-графических заданий и контрольных работ по дисциплинам «Основы электроники», «Электроника и микропроцессорная техника», «Электротехника и электроника», «Электронные приборы», «Электротехника, электроника и схемотехника» способствует более глубокому усвоению теоретических закономерностей и получению практических навыков по решению инженерных задач в области электронной техники. Задания выполняют в отдельной тетради или на листах писчей бумаги формата А4. На первой странице (обложке или титульном листе) необходимо обязательно указать следующую информацию: название и порядковый номер выполняемого задания, вариант, свою фамилию, инициалы и учебную группу, фамилию преподавателя, год. Работы без указания перечисленных сведений на проверку не принимаются. На последующих страницах приводят условие задачи, вычерчивают схему, размещают решение задачи с необходимыми графиками и диаграммами, а также краткими пояснениями. Модели разрабатываемых устройств и результаты моделирования распечатываются на принтере и вклеиваются в текст задания. Схемы и диаграммы выполняют с помощью чертёжных принадлежностей или в графическом редакторе в соответствии с требованиями ГОСТ 2.723-68, ГОСТ 2.747-68. Расчётные формулы следует записывать сначала в символьном виде, а затем осуществлять подстановку численных данных с указанием единиц измерения полученных в ходе вычисления результатов. Рекомендуемое количество значащих цифр при округлениях – две. При осуществлении выбора элементов следует его результаты сводить в таблицу, указав в ней расчётное значение основного параметра элемента и сокращённое условное обозначение выбранного элемента. Номиналы резисторов и конденсаторов должны быть взяты из стандартного ряда Е24. При выборе элементов по результатам проведенных расчётов следует пользоваться справочной литературой и доступными базами данных, содержащими информацию по электронным элементам. Перед выполнением задания необходимо изучить соответствующие разделы рекомендуемой литературы и настоящих методических указаний по курсу. Задания представляются на проверку в установленные учебным графиком сроки.
Задания к расчётно-графическим работам
Моделирование усилителя Смоделируем усилитель с рассчитанными параметрами (резистор R4 – нагрузка). На рисунке 2.7 представлены входные и выходные характеристики биполярного транзистора, полученные с помощью характериографа XIV. На рисунке 2.8 приведена модель усилителя с приборами для измерения постоянных напряжений и токов, значения которых сведены в таблицу 2.3.
а) б)
Рисунок 2.7 – Входная характеристика транзистора (а); выходные характеристики транзистора (б), полученные характериографом (параметры указаны в нижней части рисунка)
Рисунок 2.8 – Модель усилителя Таблица 2.3 – Параметры усилителя по постоянному току
На рисунке 2.9 представлена модель усилителя с приборами для измерения параметров переменных сигналов, сведенных в таблицу 2.4. Осциллограф, плоттер (прибор для снятия АЧХ) и измеритель нелинейных искажений включены в схему на рисунке 2.10.
Рисунок 2.9 – Модель усилителя
Таблица 2.4 – Параметры усилителя по переменному току
Рисунок 2.10 – Модель усилителя
В соответствии с моделью на рисунке 2.10 требуется вычислить сдвиг фаз на частоте 1 кГц (по осциллограмме), коэффициент нелинейных искажений THD и коэффициенты частотных искажений, определяемых по показаниям плоттера. M Н = К U (f н) / К U (f ср), где К U (f н) – коэффициент усиления на нижней граничной частоте; К U (f ср) – коэффициент усиления на средних частотах. Аналогично определяется M В.
Задания для выполнения 1 Рассчитать усилитель с параметрами, заданными в таблице 2.6 (параметры транзисторов взять из приложения А). 2 Заполнить таблицу 2.2. 3 Снять входные и выходные характеристики транзистора согласно рисунку 2.7. 4 Построить на выходной характеристике нагрузочную прямую, указать точку А на входной и выходной характеристиках транзистора. 5 Выполнить моделирование усилителя с рассчитанными параметрами согласно рисункам 2.8–2.10. По результатам моделирования заполнить таблицы 2.3–2.5
Таблица 2.5 – Параметры усилителя
Таблица 2.6 – Исходные данные к заданию 1
Окончание таблицы 2.6
Задача 2.Расчет схемы двоично-десятичного счетчика с заданным коэффициентом счета и схемы индикации Счётчик [1] числа импульсов – устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, T-триггерах и JK-триггерах (рисунок 2.11). Наглядно продемонстрировать работу счетчика позволяет временная диаграмма (рисунок 2.12) Основной параметр счётчика – модуль счёта N – максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком, который связан с разрядностью счетчика 2n = N, где n – разрядность счетчика.
Рисунок 2.11 – Двухразрядный двоичный асинхронный суммирующий счётчик с последовательной организацией переноса на JK-триггерах
Рисунок 2.12 – Временная диаграмма работы трехразрядного счетчика Классификация счетчиков
1 По значению модуля счета: – двоичные, Мк равна целой степени числа 2 (М = 2n);
2 По направлению счета: – суммирующие, выполняющие микрооперацию инкремента над хранящимся входным словом; – вычитающие, выполняющие микрооперацию декремента над хранящимся входным словом; – реверсивные, выполняющие либо микрооперацию инкремента, либо декремента в зависимости от управляющего сигнала.
3 По способу организации межразрядных связей: – счетчик с последовательным переносом, в котором переключение триггеров разрядных схем происходит последовательно один за другим; – счетчик с параллельным переносом, в котором переключение всех триггеров разрядных схем происходит одновременно по сигналу синхронизации С; – счетчик с комбинированным последовательно-параллельным переносом, когда используются различные комбинации способов переноса. Пример разработки двоичного счётчика
Необходимо реализовать двоичный счётчик на микросхемах К555ИЕ7 (SN74LS193) с коэффициентом счёта Ксч = 31 ∙ 3 = 93. Микросхема К555ИЕ7 (SN74LS193) представляет собой четырёхразрядный двоичный счётчик (рисунок 2.13).
а) б)
Рисунок 2.13 – Условное обозначение микросхем К555ИЕ7 (а) и SN74LS193 (б)
Выводы 15, 1, 10, 9 предназначены для предварительной установки счётчика при нулевом уровне сигнала на входе 11. Высокий уровень напряжения на входе 11 (+5 В) исключает предварительную установку. Вход 5 используется для прямого счёта, а вход 4 – для обратного. Сброс счётчика осуществляется при подачи высокого уровня напряжения на вход 14. Для увеличения разрядности счётчика используется выход 12 (≥15). Одна микросхема может иметь максимальный коэффициент счёта, равный 16. Две последовательно соединённые микросхемы дадут коэффициент счёта, равный 256. Так как заданный коэффициент счёта Ксч = 31 ∙ 3 = 93, то для построения счетчика-делителя с заданным коэффициентом счёта достаточно двух микросхем. Определим двоичный код заданного коэффициента счёта:
=128 ∙ 0 + 64 ∙ 1 + 32 ∙ 0 + 16 ∙ 1 + 8 ∙ 1 + 4 ∙ 1 + 2 ∙ 0 + 1 ∙ 1.
При поступлении 93-го импульса на вход микросхемы DD 1 на выходах Q i микросхем DD 1 и DD 2 установятся следующие логические сигналы:
DD 2: Q 3 Q 2 Q l Q O; DD 1: Q 3 Q 2 Q l Q O. 0101 1101
Так как сброс счётчиков в исходное (нулевое) состояние осуществляется сигналом высокого уровня, подаваемым на входы 14, то, объединив с помощью логического элемента 8И-НЕ (DD 3) выходы Qi счетчиков, на которых появятся логические единицы при поступлении на вход 93-го импульса, подадим результирующий сигнал с выхода DD 3, предварительно проинвертировав его с помощью логического элемента 3И-НЕ DD 4 на входы 14 микросхем DD 1 и DD 2. В качестве DD 3 можно использовать микросхему К555ЛА2 (74LS30D), в которой содержится один логический элемент 8И-НЕ; в качестве DD 4 – микросхему К555ЛА4 (74LS10D), в которой содержится два логических элемента 3И-НЕ. Модель разработанной схемы счётчика в среде Multisim приведена на рисунке 2.14. Данная схема осуществляет подсчёт 93-х импульсов и отображение их двоичного кода. С приходом 93-го импульса выходы счётчиков обнуляются и счёт возобновляется.
Рисунок 2.14 – Модель двоичного счётчика с коэффициентом счёта Ксч = 93 Пример разработки двоично-десятичного счётчика
Необходимо реализовать двоично-десятичный счётчик на микросхемах К555ИЕ6 (SN74LS1932) с коэффициентом счёта Ксч = 31 ∙ 3 = 93. Микросхема К555ИЕ6 (SN74LS192) по назначению выводов аналогична микросхеме К555ИЕ7 (SN74LS193) (см. рисунок 2.13). Однако подсчёт числа импульсов осуществляет в двоично-десятичном коде. Одна микросхема может иметь максимальный коэффициент счёта, равный 10. Две последовательно соединённые микросхемы дадут коэффициент счёта, равный 100. Так как заданный коэффициент счёта Ксч = 31 ∙ 3 = 93, то для построения счетчика-делителя с заданным коэффициентом счёта достаточно двух микросхем. Определим двоично-десятичный код заданного коэффициента счёта. При этом каждый из разрядов десятичного числа представляется двоичным кодом из четырёх разрядов:
= 8 ∙ 1 + 4 ∙ 0 + 2 ∙ 0 + 1 ∙ 1;
= 8 ∙ 0 + 4 ∙ 0 + 2 ∙ 1 + 1 ∙ 1.
При поступлении 93-го импульса на вход микросхемы DD 1 на выходах Q i микросхем DD 1 и DD 2 установятся следующие логические сигналы:
DD 2: Q 3 Q 2 Q l Q O; DD 1: Q 3 Q 2 Q l Q O. 1001 0011
Так как сброс счётчиков в исходное (нулевое) состояние осуществляется сигналом высокого уровня, подаваемым на входы 14, то, объединив с помощью логического элемента 8И-НЕ (DD 3) выходы Q i счетчиков, на которых появятся логические единицы при поступлении на вход 93-го импульса, подадим результирующий сигнал с выхода DD 3, предварительно проинвертировав его с помощью логического элемента 3И-НЕ DD 4 на входы 14 микросхем DD 1 и DD 2. В качестве DD 3 можно использовать микросхему К555ЛА2 (74LS30D), в которой содержится один логический элемент 8И-НЕ; в качестве DD 4 –микросхему К555ЛА4 (74LS10D), в которой содержится два логических элемента 3И-НЕ. Модель разработанной схемы счётчика в среде Multisim приведена на рисунке 2.15. Данная схема осуществляет подсчёт 93-х импульсов и отображение их двоично-десятичного кода. С приходом 93-го импульса выходы счётчиков обнуляются и счёт возобновляется. Для отображения двоично-десятичного кода воспользуемся семисегментными индикаторами DCD_HEX. Рисунок 2.15 – Модель двоично-десятичного счётчика с коэффициентом счёта Ксч = 93
Дешифратор [2] Дешифра́тор (декодер), от англ. Decoder – комбинационная схема, преобразующая n -разрядный двоичный, троичный или k -й код в -й одноединичный код, где k – основание системы счисления. Логический сигнал активен на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-му коду. Дешифраторы являются устройствами, выполняющими двоичные, троичные логические функции (операции). Наиболее широко распространены дешифраторы преобразующий двоичный код в десятичный код, воспринимаемый человеком. Двоичный дешифратор работает по следующему принципу. Пусть дешифратор имеет N входов, на которые подаётся двоичное слово . Тогда на выходах формируется код разрядности, меньшей или равной , где разряд, номер которого равен численному представлению входного слова, становится активным (принимает значение логической единицы, логического нуля или переводится в высокоимпедансное состояние – отключается, что зависит от конкретной реализации дешифратора), все остальные разряды неактивны. Очевидно, что максимально возможная разрядность выходного слова равна . Такой дешифратор называется полным. Если часть входных наборов не используется, то число выходов меньше и дешифратор является неполным. Функционирование одноединичного дешифратора, где активные выходные сигналы принимают значение логической 1, описывается системой конъюнкций:
… .
Часто дешифраторы дополняются входом разрешения работы (Enable). Если на этот вход поступает активный логический сигнал (единица или ноль), то один из выходов дешифратора переходит в активное состояние, иначе все выходы неактивны вне зависимости от состояния входов. Функционирование одноединичного дешифратора с дополнительным входом (Enable) описывается системой конъюнкций:
… .
Обычно микросхемы дешифраторов выполняют с инверсными выходами. У такого дешифратора активный выбранный разряд принимает значение логического нуля. Двоичное слово на входе дешифратора часто называют адресом. Таблица истинности двухвходового двоичного дешифратора с четырьмя выходами () приведена в таблице 2.7.
Таблица 2.7 – Таблица истинности двухвходового двоичного дешифратора
Таблица 2.8 – Дешифратор с тремя входами адреса и входом разрешения на восемь выходов 23
Далее будет детально рассмотрен дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный код, подаваемый на семисегментный индикатор. Микросхема SN74LS248 D представляет собой дешифратор, преобразующий входной двоичный код в выходной десятичный (шестнадцатеричный). К выходу дешифратора подключают семисигментный индикатор с общим катодом.
Рисунок 2.16 – Условное обозначение микросхемы SN74LS192
На рисунке 2.16 приняты следующие обозначения: A–D – входная шина данных; QA–QG – выходная шина данных; LT – вход для проверки работоспособности; RBO, RB1 – входы управления. Для начала работы необходимо подать на них сигнал высокого уровня. Схема моделирования двухразрядного двоично-десятичного счетчика с дешифраторами и индикаторами представлена на рисунке 2.17.
Рисунок 2.17 – Модель двоично-десятичного счётчика с индикацией с коэффициентом счёта Ксч = 81 Импульсы для счета формируются функциональным генератором XFG1 (рисунок 2.18) и подаются на суммирующий вход UP первого счетчика DD 3 (если подавать импульсы на вход DOWN, то счет будет вестись в обратном направлении). Счетные импульсы на вход старшего счетчика DD 4 подаются с выхода переполнения первого счетчика. Выходной сигнал счетчиков в виде параллельного двоичного кода поступает на выводы QA, QB, QC, QD, которые соединены со входами дешифраторов DD 7, DD 8. Преобразованный сигнал с дешифраторов подается на семисегментные индикаторы и отображается в удобном виде.
Рисунок 2.18 – Параметры счетных импульсов и их осциллограмма
Задания для выполнения 1 Рассчитать схему счетчика с заданным коэффициентом счета (таблица 2.9) согласно рисунку 2.15. 2 Выполнить моделирование счетчика согласно рисунку 2.17. 3 Убедиться, что реализуется заданный коэффициент счета.
Таблица 2.9 – Исходные данные к заданию 2
Продолжение таблицы 2.9
Окончание таблицы 2.9
Список литературы 1 Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1987. – 288 с. 2 Лачин, В. И. Электроника: учеб. пособие / В. И. Лачин, Н. С. Савелов. – 7-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 703 с. 3 Клочков, М. И. Расчет элементов и моделирование схем энергетической и информационной электроники: учеб. пособие / М. И. Клочков. – Хабаровск: ДВГУПС, 2004. – 138 c. 4 Марченко, А. Л. Основы электроники: учеб. пособие для вузов / А. Л. Марченко. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 296 с. 5 Москатов, Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам / Е. А. Москатов – М.: Радио, 2005. – 208 с. 6 Панфилов, Д. И. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Лаборатория на компьютере: в 2 т. / Д. И. Панфилов, В. С. Иванов, И. Н. Чепурин. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: МЭИ, 2004. – 304 с.
Приложение А (справочное) Таблица А.1 – Параметры биполярных транзисторов
а – ВС547A (КТ3102Б); б – BD135 (КТ815Б); в – 2N2218 (КТ928А); г – BD237 (КТ817Г) Рисунок А.1 –Выходные характеристики биполярных транзисторов
Приложение Б (справочное)
Приложение В (справочное) ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 220; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.104.175 (0.011 с.) |