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 |
Кафедра электрооборудования и автоматики↑ Стр 1 из 6Следующая ⇒ Содержание книги Поиск на нашем сайте
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Российский государственный аграрный заочный университет
Факультет энергетики и охраны водных ресурсов Кафедра электрооборудования и автоматики
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
студентам 3*, 4 курсов направления подготовки бакалавров Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии
Балашиха 2017
Составитель: доцент Р.И. Штанько
УДК 621.38(075)
Электронные устройства и микропроцессорная техника: методические указания по изучению дисциплины/ Рос. гос. аграр. заоч. ун - т; Сост. Р.И. Штанько. М., 2017.
Предназначены для студентов 3*, 4 курса
Утверждены методической комиссией факультета Э и ОВР (протокол № 7 от 14.02. 2017 г.)
Рецензенты: к.т.н., доцент Переверзев А.А., к.т.н., доцент Струков А.Н. (ФГБОУ ВО РГАЗУ)
Раздел 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Электронные устройства и микропроцессорная техника» относится к вариативной части профессионального цикла, является дисциплиной по выбору. Методические указания по данной дисциплине составлены в соответствии Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 35.03.06.Агроинженерия, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «20» октября 2015г., № 1172, с рабочей учебной программой по дисциплине и рабочими учебными планами, утвержденными ученым советом ФГБОУ ВО РГАЗУ 16.09.2017 г.
Цели и задачи курса
Цель дисциплины - изучение элементной базы электронных устройств аналоговых и цифровых сигналов, включая средства вычислительной и микропроцессорной техники, а также обобщенное изучение источников питания. Задачи дисциплины - изучение основных закономерностей, правил и способов комплектования, использования по назначению электронных устройств и микропроцессорной техники в условиях сельского хозяйства, а также методов решения практических задач по обеспечению рационального использования электронных и микропроцессорных систем. Выпускник, освоивший дисциплину должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями: - способности решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена (ОПК-4); - готовности к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ОПК-9). Выпускник, освоивший дисциплину должен обладать следующими профессиональными компетенциями, соответствующими видам профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата: проектная деятельность: - готовности к участию в проектировании технических средств и технологических процессов производства, систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственных объектов (ПК-5); производственно-технологическая деятельность: - готовности к профессиональной эксплуатации машин и технологического оборудования и электроустановок (ПК-8). В результате изучения курса студент должен знать: - устройство, принцип действия, параметры и характеристики полупроводниковых приборов и интегральных микросхем; - принцип построения, принцип действия и методы проектирования электронных устройств, построенных на базе полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, микропроцессоров и устройств связи; - параметры и характеристики электронных устройств; - принцип расчета основных электронных схем и устройств; - принцип построения, действия и использования технических средств связи в профессиональной деятельности; уметь: - понимать электронные схемы, определять по условным обозначениям и справочникам параметры электронных элементов, уметь строить и рассчитывать устройства, выполненные на этих элементах; - квалифицированно решать инженерные задачи по обслуживанию электронной аппаратуры сельскохозяйственного производства; - грамотно производить выбор стандартной электронной аппаратуры в зависимости от конкретных требований.
1.2. Распределение учебного времени на изучение дисциплины по модулям и темам дисциплины
* В знаменателе указано учебное время для студентов с сокращенным сроком обучения Библиографический список Основной 1. Щука А.А. Электроника: учеб. для вузов/ А.А. Щука. – 2-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 739с. 2. Шогенов А.Х. Электроника: учеб. Пособие для вузов/ А.Х. Шогенов, Д.С. Стребков. – М.: радиоСофт, 2011. – 487с. 3. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: учеб. для вузов / Ю.С. Забродин. – М.: Альянс, 2008. – 496с. 4. Новожилов О.П. Электротехника и электроника: учеб. для бакалавров / О.П. Новожилов. – М.: Юрайт, 2012. – 653с.
Дополнительный 5. Электротехника и электроника: учеб. пособие для вузов / под ред. В.В. Кононенко. – 2-е изд. Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 747 с. 6. Ефимов И.П. Источники питания РЭА: учеб. пособие [Электронный ресурс]/ И.П. Ефимов. – Ульяновск: ФГБОУ ВПО УлГТУ, 2002. – 136с.// ФГБОУ ВО РГАЗУ. – Режим доступа: http://ebs.rgazu.ru/?q=node/2640. 7. Величко Д.В., Рубанов В.Г. Полупроводниковые приборы и устройства: учеб. пособие [Электронный ресурс]/ Д.В. Величко, В.Г. Рубанов. – Белгород: ФГБОУ ВПО Белгородский государственный университет им. В.Г.Шухова, 2006. – 184с.// ФГБОУ ВО РГАЗУ. – Режим доступа: http://ebs.rgazu.ru/?q=node/3515. Раздел 2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНЫХ МОДУЛЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ Раздел 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ Задание для выполнения контрольной работы 1. Для усилительного транзисторного каскада, электрическая принципиальная схема которого показана на рис.1, необходимо: 1.1. Выбрать транзистор, определить напряжение источника питания UП, рассчитать сопротивления резисторов RК, RБ1, RБ2 выбрать их номиналы. 1.2. Определить h - параметры h11Э, h12Э, h21Э, h22Э в рабочей точке транзисторного каскада, его входное и выходное сопротивления RВХи RВЫХ. 1.3. Найти амплитуды напряжения и тока базы UБM, IБМ коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности KI, KU, KP и амплитуду напряжения источника сигнала UGM. 1.4. Рассчитать емкости конденсаторов СР1, СР2, СЭ и выбрать их номиналы. 2. Для заданной схемы на операционном усилителе, необходимо: 2.1. Рассчитать сопротивления резисторов и емкости конденсаторов и выбрать их номиналы. 2.2. Выбрать тип операционного усилителя (ОУ). 2.3. Определить максимальные амплитуды источников сигнала. Исходные данные для всех пунктов задания выбираются по трем последним цифрам шифра студента потабл. 1-4. По последней цифре: Таблица 1
По предпоследней цифре: Таблица 2
По оставшейся цифре: Таблица 3 Оставшаяся цифра |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
К пункту 1 | Нижняя граничная частота FН, Гц | 25 | 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
К пункту 2 | Коэф. усиления по напряжению для источн. сигн. КU1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 55 | 45 | 35 | 25 | 15 |
Прочие данные:
Таблица 4
Допустимые частотные искажения на граничной частоте МН | 1,41 | |
К пункту 2 задания | Динамический диапазон выходного напряжения D, Дб | 26 |
Максимальная температура окружающей среды Тm, оС | 40 | |
К пункту 1.1
Вычертить принципиальную электрическую схему транзисторного усилительного каскада (рис.1).
+
RБ1 Rк UГ
СР2
-
СР1 VT1
RG
RБ2 СЭ1 RЭ RН
UG
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная усилительного каскада с общим эмиттером
Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:
RK = (1 + KR) × RH,
где KR - коэффициент соотношения сопротивлений RK и RH,
KR = 1,2 ¸ 1,5 при RH £ 1 кОм;
KR = 1,5 ¸ 5 при RH > 1 кОм.
Номинал резистора RK выбирается по Приложению 2.
Определить эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:
.
Найти амплитуду коллекторного тока транзистора:
.
Определить ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:
где k3 – коэффициент запаса. K3 = 0,7 ¸ 0,95, k3 = 0,7- максимальные нелинейные искажения, k3 = 0,95 – максимальный КПД.
Рассчитать минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора: UКЭП_MIN = UНМ + U0,
где U0 - напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началупрямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В; U0 = 1В - для транзисторов малой мощности (РК £150 мВт); U0 = 2 В - для транзисторов большой и средней мощности (РК > 150 мВт).
Если UКЭП_MIN меньше типового значения UКЭП = 5 В, то следует выбрать UКЭП = 5 В, в противном случае UКЭП = UКЭ_MIN.
Рассчитать напряжение источника питания:
значение расчетного напряжения UП округлить до ближайшего целого числа.
Определить и выбрать номинал сопротивления резистора эмиттерной цепи транзистора:
.
Выбрать транзистор из приложения 1 по параметрам:
а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
UКЭ_ДОП ³ UП;
б) максимальный допустимый средний ток коллектора
IК_ДОП > IКП;
в) максимальная мощность рассеивания на коллекторе РК_МАХ при наибольшей температуре окружающей среды ТМ РК_МАХ > IКП UКП,
РК_МАХ находится по формуле:
,
где РК_ДОП - максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т0, Вт; ТП_МАХ - максимальная температура перехода, оС; Т0 – температура окружающей среды, при которой нормируется РК_ДОП, 25 оС; РК_ДОП, ТП_МАХ - справочные величины.
Вычертить входные и выходные характеристики выбранного транзистора. На выходных характеристиках транзистора построить нагрузочную прямую постоянного тока по точками А, В с координатами (рис. 3);
точка А UKЭ = 0, ,
точка В UKЭ = UП, IК = 0.
На пересечении нагрузочной прямой и прямой IК = IКП нанести рабочую точку С. Уточнить напряжение UKЭв рабочей точке (UKЭП = UKЭ в точке С).
Определить ток базы IБП транзистора в точке С(рабочей точке).
На входную характеристику (рис. 2) нанести рабочую точку Сна пересечении входной характеристики (при UKЭП)и прямой IБ = IБП. ОпределитьUБЭП.
IБ, мА
UКЭ = 5В
IБm
Uбэп UБЭ, В
UБm
Рис. 2. Входная характеристика биполярного транзистора (КТ315Г)
Рис. 3. Выходные характеристики биполярного транзистора (КТ315Г)
Выбрать ток, протекающий через базовый делитель:
IД = (5 ¸ 10) IБП.
Рассчитать сопротивления и выбрать номиналы резисторов базового делителя RБ1, RБ2:
;
Найти эквивалентное сопротивление базового делителя:
.
К пункту 1.2
Определить по входным характеристикам транзистора входное сопротивление транзистора h11Э (при UKЭ = const) в рабочей точке; задать приращение DUБЭ около рабочей точки С,найти соответствующее ему приращение базового тока DIБ. Вычислить h11Э:
, Ом.
Определить по входным характеристикам транзистора коэффициент обратной связи по напряжению h12Э(при IБ = const). Для этого, используя справочник по полупроводниковым приборам, нанести на входную характеристику выбранного транзистора кривую со значением UKЭотличным от имеющегося в данном методическом указании. По двум точкам, выбранным на данных кривых произвольным образом, найти приращение DUКЭ и соответствующее ему приращение DUБЭ:
.
По выходным характеристикам транзистора определить коэффициент передачи тока базы h21Э (при UKЭ = const). Найти приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение базового тока при пересечении прямой UKЭ = UKЭП соседних от рабочей точки С выходных характеристик (точки Д, Ерис. 3):
.
По выходным характеристикам транзистора определить выходную проводимость h22Э (при IБ = const). Для этого на одной из выходных кривых, выбранной произвольно, нанести две точки (в пределах рабочей области транзистора). Найти приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение коллекторного напряжения. Определить выходную проводимость:
, См.
Определить входное сопротивление каскада:
.
Найти выходное сопротивление каскада:
RВЫХ» RК.
К пункту 1.3
Построить на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, которая проходит через рабочую точку С и имеет наклон (рис. 3):
.
Нанести на выходные характеристики транзистора амплитуду коллекторного тока IКМ и напряжения UНМ(рис. 3), определить амплитуду базового тока IБМ = DIБ / 2. На входных характеристиках (рис. 2) показать амплитуды базового тока и входного напряжения транзистора UВХМ = DUБЭ / 2.
Определить коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности КI, КU, КР:
; ;
КР = КI КU.
Рассчитать амплитуду напряжения источника сигнала:
.
К пункту 1.4
Частотные искажения в области нижних частот вносятся разделительными конденсаторами СР1, СР2 и блокировочным конденсатором СБ1. Рекомендуется частотные искажения в области нижних частот равномерно распределить между конденсаторами СР1, СР2, СБ1.
.
Рассчитать емкость конденсатора:
,
выбрать номинал емкости конденсатора СР1 из приложения 2 (при емкости менее 10 мкФ) или приложения 3 (при емкости 10 мкФи более).
Определить емкость конденсатора СР2 и выбрать ее номинал:
.
Рассчитать емкость блокировочного конденсатора СБ1 и выбрать номинал:
.
К пункту 2.1
Вычертить заданную принципиальную электрическую схему.
Расчет значений величин элементов схемы производить в порядке, приведенном в табл. 5 для усилителей переменного и постоянного тока (рис. 4а, 4б, 4г, 4д) или в табл. 6 для сумматора (рис. 4в). После расчета каждого значения величины следует выбирать номинал по приложениям 2,3. Номиналы сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов (до 10 мкФ) выбирают из приложения 2. Если емкость конденсатора выше 10 мкФ применять электролитические конденсаторы, номиналы которых указаны в приложении 3.
Сопротивления резисторов на входе ОУ выбираются в 5-10 раз выше сопротивления источника сигнала, чтобы избежать значительного шунтирования источника.
Для компенсации смещения нулевого напряжения на выходе ОУ, вызванного входными токами ОУ, общие сопротивления резисторов, подключенных к различным дифференциальным входам, равны (R2 = R1; рис. 4а; 4б; 4г; 4д; ; рис. 4в).
К пункту 2.2
Выбирать ОУ по приложению 4 следует исходя из коэффициента усиления по напряжению КU >> КU1 + КU2 (для схем рис. 4а, б, г, д; КU2 = 0) и сопротивления источника сигнала:
RG £ 10 кОм 140 УД7, 140 УД6
RG £ 10 кОм 140 УД6, 140 УД14
RG £ 10 кОм 140 УД14, 140 УД8, КР544 УД1
RG £ 10 кОм 140 УД8, КР544 УД1.
Необходимо проверить выбранный ОУ.
Операционный усилитель должен обеспечить требуемый динамический диапазон выходных напряжений
,
где D -динамический диапазон, дБ; UВЫХМАХ - максимальное выходное напряжение, В; UВЫХМIN - минимальное выходное напряжение, В.
Минимальное выходное напряжение ОУ ограничено напряжением смещения нуля, вызванное разностью входных токов внутреннего смешения ОУ и их тепловыми дрейфами.
Порядок проверки ОУ по напряжению смещения нуляприведен в таблице 7.
В формулах таблицы7 использованы обозначения:
DiВХ - разность входных токов ОУ, А; - тепловой дрейф разности входных токов, А/°С; ТМ - наибольшая температура окружающей среды,оС; ТО - температура, при которой измеряются параметры ОУ; UВЫХМАХОУ - максимальное выходное напряжение ОУ при номинальном питании, В; D -динамический диапазон выходного напряжения, дБ; UСМВ - внутреннее смещение на входе ОУ, В; - тепловой дрейф внутреннего смещения на входе ОУ, В/°С.
Если UСМ_ДОП ³ UСМS ,то ОУ выбран правильно. В противном случае, необходимо выбрать другой ОУ из приложения 4 и выполнить вновь пункт 2.2 задания. Напряжение питания схемы типовое для ОУ.
К пункту 2.3
Максимальная амплитуда входного сигнала для усилителей постоянного и переменного токов (рис. 4а; 4б; 4г; 4д):
.
В суммирующем усилителе (рис. 4в) предполагается одинаковое влияние входных напряжений на выходное:
;
.
Таблица 5
№ | Расчетные величины | Инвертирующ. усилитель постоянного тока (рис.4а) | Неинвертир. усилитель постоянного тока (рис.4б) | Инвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4г) | Неинвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4д) |
1 | Сопротивление резистора R1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 |
2 | Сопротивление резистора R2 | R2 = R1 | R2 = R1 | R2 = R1 | R2 = R1 |
3 | Сопротивление резистора цепи обратной cвязи R3 | R3 = KU1 R1 | R3 = (KU1 - 1) R1 | R3 = KU1 R1 | R3 = (KU1 - 1) R1 |
4 | Емкость разделительного конденсатора С1 | - | - |
Таблица 6
№ | Расчетная величина | KU1 RG1 ³ KU2 RG2 | KU1 RG1 < KU2 RG2 |
1 | Сопротивление резистора R1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10)RG2 KU2 / KU1 |
2 3 4 | Сопротивление резистора R2 Сопротивление резистора R3 Сопротивление резистора цепи обратной связи R4 |
R4 = KU1 R1 |
Принципиальные электрические схемы устройств на операционных усилителях
Рис. 4. а – инвертирующий усилитель постоянного тока;
б – неинвертирующий усилитель постоянного тока;
Рис. 4. в – суммирующий усилитель постоянного тока;
г – инвертирующий усилитель переменного тока;
Рис. 4. д – неинвертирующий усилитель переменного тока;
Таблица 7
№ |
Расчетная величина |
Схема | ||||
Рис. 4а | Рис. 4б | Рис. 4в | Рис. 4г | Рис. 4д | ||
1 | Сопрот. по пост. току подключен. между вход. ОУ и нулевой точкой RВХ. 0 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R3 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R2 |
2 | Допустимое напряжение смещения приведенное ко входу ОУ UСМ. ДОП |
| ||||
3 | Напряж. смещен. ОУ вызван. разностью входных токов и ее теплов. дрейфом UСМ. I | |||||
4 | Напряж. смещен. вызван. внутрен. смещен. ОУ и его тепловым дрейфом UСМ. U | |||||
5 | Суммарное напряжение смещения приложен. между входами ОУ UСМ. S |
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
КТ315Б
КТ315Г
КТ375А
КТ375Б
КТ3102А
КТ3102Б
Приложение 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел 1. Общие методические указания по изучению дисциплины 3
1.1. Цели и задачи курса 3
1.2. Распределение учебного времени на изучение дисциплины 4
1.3. Библиографический список 5
Раздел 2. Содержание учебных модулей дисциплины и
методические указания по их изучению 5
Раздел 3. Задания для контрольной работы и методические
указания по ее выполнению 8
3.1. Методические указания по выполнению контрольной работы 8
3.2. Задание для контрольной работы 9
3.3. Методические указания по выполнению заданий 11
Приложения 24
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Российский государственный аграрный заочный университет
Факультет энергетики и охраны водных ресурсов
Кафедра электрооборудования и автоматики
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА И
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ
ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
студентам 3*, 4 курсов направления подготовки бакалавров
Агроинженерия
| Поделиться: |
Познавательные статьи:
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 78; 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 - 18.217.104.36 (0.012 с.)