Новости

Электроника. Методические указания к выполнению курсовой работы

Работа добавлена:






Электроника. Методические указания к выполнению курсовой работы на http://mirrorref.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания к выполнению курсовой работы студентами специальности Т.11.03 (53 01 01-05) «Автоматизация технологических процессов и производств»

ВИТЕБСК

2003

УДК 621.38

Электроника. Методические указания к выполнению курсовой работы студентами специальности Т.11.03 (53 01 01 - 05) «Автоматизация технологических процессов и производств». Витебск: Министерство образования РБ, УО «ВГТУ», 2003.

Составитель: профессор Рыжков Г. П.

Методические указания составлены в соответствии с учебной программой курса «Электроника», изучаемого студентами дневной и заочной форм обучения специальности Т.11.03 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Приведены требования к выполнению и оформлению курсовой работы, варианты заданий, методические указания к выполнению работы и примеры расчетов.

Одобрено кафедрой автоматизации технологических процессов и производств УО «ВГТУ» “___”___________2003 г., протокол №___.

Рецензент: доцент Ильющенко А. В.

Редактор: доцент Попов Ю. В.

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО «ВГТУ» “___”___________2003 г., протокол №___.

Ответственный за выпуск: Букин Ю. А.

УО «Витебский государственный технологический университет»

Подписано к печати_________ Формат____ Учетно-изд. лист._____

Печать ризографическая. Тираж___экз. Заказ №____Цена____руб.

Отпечатано на ризографе УО «Витебского государственного технологического университета». Лицензия ЛП № 89 от 26 января 2001 г.

210035. Витебск, Московский пр., 72.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Стр.

1.

Общие требования к выполнению и оформлению курсовой работы

4

2.

Задание №1. Определение дифференциальных параметров транзисторов по их статическим характеристикам. Расчет параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора

4

3.

Задание №2. Синтез комбинационной логической схемы

7

4.

Задание №3. Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков

8

5.

Литература

15

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

При выполнении и оформлении курсовой работы следует:

- на титульном листе указать название университета, кафедры, номер учебной группы, фамилию, имя и отчество студента, название и номер работы (для студентов заочного факультета – номер зачетной книжки);

- использовать стандартные листы писчей бумаги;

- при расчетах пользоваться международной системой единиц СИ;

- схемы и графики выполнять карандашом с помощью чертежных инструментов, используя стандартные графические обозначения элементов схем и стандартные буквенные обозначения величин;

- характеристики полупроводниковых приборов и все необходимые графические построения должны быть выполнены на миллиметровой бумаге;

- перечень литературы должен быть оформлен в полном соответствии с требованиями библиографического описания документов.

Номер варианта задания выбирается студентом дневной формы обучения в соответствии с порядковым номером его фамилии в журнале группы, а студентом заочного факультета – по последней цифре номера зачетной книжки.

2. ЗАДАНИЕ №1. Определение дифференциальных параметров транзисторов по их статическим характеристикам. расчет параметров эквивалентной схемы биполярного транзистора

1. Определить значенияh-параметров биполярного транзистора в рабочей точке, заданной напряжениями и токами, приведенными табл.1. Объяснить физический смысл параметров.

2. Рассчитать по полученным в п.1 данным значения физических параметров (параметров эквивалентной схемы) транзистора. Привести Т-образную эквивалентную схему транзистора. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером.

3. Определить параметры полевого транзистора в заданной (табл.1) рабочей точке. Транзистор включен по схеме с общим истоком.

4. Методические указания к выполнению задания №1 представлены в работе [7].

Таблица 1

Координаты рабочей точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Биполярный транзистор

Iк,мА

320

105

400

140

480

210

240

280

560

175

Uкэ

3

3

4

4

5

3,5

6

3,5

6

4

Характеристики

Рис.№

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

Полевой транзистор

Uси

3

4,8

4

9,6

6

10

8

15

8

20

Iс,мА

2,5

3

3,5

5

3,5

10

4

12

2,5

8

Характеристики

Рис.№

3

4

3

4

3

4

3

4

3

4

3. ЗАДАНИЕ № 2. Синтез комбинационной логической схемы

Используя заданное (табл.2) логическое выражение, выполнить следующее:

-рассчитать для заданного выражения таблицу истинности;

-минимизировать исходное выражение;

-в соответствии с минимизированным выражением:

а) построить комбинационную логическую схему на элементах И, ИЛИ, НЕ;

б) построить комбинационную логическую схему на указанной преподавателем стандартной серии логических интегральных микросхем;

в) построить комбинационную логическую схему на электромагнитных реле. Конкретный тип реле выбрать самостоятельно по справочной литературе;

г) сформулировать требования к источникам питания для разработанных по пп. б) и в) комбинационных логических схем.

д) методические указания к выполнению задания №1 представлены в работе [7].

Таблица 2

№№

п.п.

y

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

4. ЗАДАНИЕ №3. Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков.

1. Разработать принципиальную электрическую схему параллельного суммирующего счетчика (табл.5).

2. Разработать принципиальную электрическую схему последовательного суммирующего счетчика (табл.3).

3. Построить временные диаграммы счетчиков.

4. В пояснительной записке привести полное описание методики разработки счетчиков.

5. Выполнить проверку работоспособности счетчиков с помощью одной из программ моделирования электронных схем. При необходимости внести исправления в разработанные схемы. Результаты моделирования представить в пояснительной записке.

Таблица 3

№№

п.п.

Модуль счетаКс

Параллельный счетчик

Последовательный счетчик

1

3

11

2

5

13

3

6

20

4

9

17

5

10

14

6

11

10

7

12

15

8

13

6

9

14

9

10

15

12

1. Разработать схему суммирующего параллельного счетчика с модулем счетаКс= 7 на универсальных триггерах. Начертить временную диаграмму работы счетчика.

Суммирующие счетчики выполняют прямой счет, т.е. каждый приходящий на вход импульс увеличивает число, соответствующее состоянию счетчика, на единицу.

В параллельных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на входы всех триггеров. Каждый триггер имеет два устойчивых состояния и выполняет счет в одном двоичном разряде. Поэтому счетчик с модулем счетаКс = 7 должен состоять изm триггеров, чтобы выполнялось неравенство

Приm = 3Кс= 7 23 = 8, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на трех триггерах.

Составим таблицу (табл.4) состояний триггеров счетчика, где примем следующие обозначения:Q1,Q2,Q3 – состояния первого, второго и третьего триггеров до прихода импульса (n) и после его прихода (n+1).

Таблица 4

Импульс

n

n + 1

Q1

Q2

Q3

Q1

Q2

Q3

1

0

0

0

1

0

0

2

1

0

0

0

1

0

3

0

1

0

1

1

0

4

1

1

0

0

0

1

5

0

0

1

1

0

1

6

1

0

1

0

1

1

7

0

1

1

1

1

1

8

1

1

1

0

0

0

Общее число состояний превышает модуль счета, поэтому необходимо исключить последнее состояние, т.е. создать такие связи между триггерами, чтобы счетчик после седьмого импульса переходил из состояния 011 в состояние 000, а не в 111.

Выбираем для реализации счетчикаJK триггеры с входамиR,S, 3ИJ, 3И –K,C и выходами  и . Триггеры переключаются в новое состояние по срезу импульса на входеC. Для установки нуля счетчика подается импульс на объединенные входыR всех триггеров.

Из таблицы состояний видно, что триггерТ1первого разряда работает в режиме счетного триггера (Т – триггера) и при комбинацииQ2 = 1 иQ3 = 1 (седьмой импульс) должен остаться в состоянииQ1 = 1. Это можно осуществить, подав на объединенный входК1 высокий уровень (К1 = 1), а на объединенный входJ1 – сигналы с выходов  и  через элемент ИЛИ. В этом случае на обоих входах триггера высокие уровни сохранятся до прихода шестого импульса, а после шестого входные сигналы примут значенияJ1 = 0;K1 = 1 и триггер сохранит состояниеQ1 = 0.

Второй триггер должен работать в режиме счетного триггера (Т – триггера) с запуском отQ1 до прихода седьмого импульса. После седьмого импульса он должен перейти в состояниеQ2 = 0. Это обеспечивается подачей на объединенный входJ2 сигнала с выходаQ1, а на объединенный входК2 – сигналов сQ1 иQ3 через элемент ИЛИ. При таком включении состояние триггераТ2 изменяется с каждым импульсом наQ1, поскольку при этом на входахК2 иJ2 будет высокий уровень. Седьмой импульс переводитТ2 в состояниеQ2 = 0, так как при этом входные сигналы принимают значенияК2 = 1;J2 = 0.

ТриггерТ3 переходит в состояниеQ3 = 1 приQ1 = 1;Q2 = 1,поэтому на входыJ3 подаем сигналы с этих выходов. В состояниеQ3 = 0 триггерТ3 должен перейти приQ1 = 0;Q2 = 1, поэтому входыК3 подключаем к выходам  иQ2.

Для реализации счетчика выбираем микросхемы К155ТВ1(универсальный триггер) и К155ЛЛ1(элемент ИЛИ). Принципиальная электрическая схема счетчика представлена на рис.5.

Рис.5

Построим временную диаграмму работы счетчика. По приходе первогоимпульса на вход счетчика(объединенные входы С всех триггеров) по его срезу триггерТ1 переходит в состояниеQ1 = 1. Состояние триггеровТ2 иТ3 при этом не изменяется, посколькуJ2 = 0;J3 = 0(рис.15).

Второй импульс переводитТ1 в состояниеQ1 = 1, аТ2 – в состояниеQ2 = 1, посколькуJ2 = 1;K2 = 1. ТриггерТ3 сохраняет состояниеQ3 = 0, т.к.J3 = 0. В момент приходатретьего импульса на входеJ1 первого триггера сохраняется высокий уровень от  и триггерТ1 переходит в состояниеQ1 = 1. На входахТ2 действуют сигналыJ2 = 0;K2 = 0, что вызываетQ2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояниеQ3 = 0, т.к.J3 = 0.Четвертый импульс переводит Т1 в состояниеQ1 = 1,T2 – в состояниеQ2 = 0 (на его входах сигналыJ2 = 1;K2 = 1),T3 – в состояниеQ3 = 1, посколькуJ3 = 1(Q1 = 1;Q2 = 1) и т.д. Седьмой импульс сохраняет состояниеQ1 = 0 триггера Т1, т.к. во время его прихода ; триггер Т2 переходит в состояниеQ2 = 0 (на его входахJ2 = 0;K2 = 1); триггер Т3 также переходит в состояниеQ3 = 0 (на его входахJ3 = 0;K3= 1)(рис.6).

Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться типовой методикой синтеза и минимизации комбинационных логических схем.

Учитывая таблицу переходов для выбранного нами в качестве основногоJK-триггера (табл.5) и таблицу истинности разрабатываемого счетчика (табл.4), составим таблицу переходов триггеров счетчика (табл.6).

Таблица 5

Вид перехода триггера

ВходJ

ВходK

00

0

*

01

1

*

10

*

1

11

*

0

Таблица 6

Импульс

Переход триггера

ВходJ

ВходK

1

Q1=01

Q2=00

Q3=00

J1=1

J2=0

J3=0

K1=*

K2=*

K3=*

2

Q1=10

Q2=01

Q3=00

J1=*

J2=1

J3=0

K1=1

K2=*

K3=*

3

Q1=01

Q2=11

Q3=00

J1=1

J2=*

J3=0

K1=*

K2=0

K3=*

4

Q1=10

Q2=10

Q3=01

J1=*

J2=*

J3=1

K1=1

K2=1

K3=*

5

Q1=01

Q2=00

Q3=11

J1=1

J2=0

J3=*

K1=*

K2=*

K3=0

6

Q1=10

Q2=01

Q3=11

J1=*

J2=1

J3=*

K1=1

K2=*

K3=0

7

Q1=00

Q2=10

Q3=10

J1=0

J2=*

J3=*

K1=*

K2=1

K3=1

Переносим данные о сигналах на управляющих входах триггеров в карты Карно. Охватываем контурами расположенные рядом 2, 4, 8, 16 единиц. При поведении в картах Карно контуров, охватывающих единицы, можно включать в эти контуры также и клетки, в которых функция не определена.

J1

1

1

0

1

K1

*

*

*

*

*

*

-

*

1

1

-

1

J2

0

*

*

0

K2

*

0

1

*

1

*

-

1

*

1

-

*

J3

0

0

*

*

K3

*

*

1

0

0

1

-

*

*

*

-

0

Исключив в контурах взаимодополняющие члены, запишем уравнения сигналов на управляющих входах триггеров:

Используя полученные уравнения, составляем принципиальную схему счетчика (рис.14).

2. Разработать схему последовательного суммирующего счетчика с модулем счетаКс = 7.

Если нет необходимости в высоком быстродействии счетчика, то целесообразна его реализация с последовательным переключением триггеров. ПриКс10 в этом случае более простой оказывается схемная реализация счетчиков.

В последовательных счетчиках импульс подается только на вход первого триггера, который выполняет роль двоичного счетчика младшего разряда. С выхода первого триггера сигнал поступает на счетный вход второго и т.д. Каждый триггер осуществляет счет импульсов в своем разряде.

Количество триггеров в счетчике выбирается также, как и при проектировании параллельных счетчиков.

Рассмотрим таблицу состояний счетчика (табл.4).

Из таблицы видно, что три триггера имеют 8 устойчивых состояний. ПриКс = 7 необходимо исключить одно избыточное состояние. После шестого импульса счетчик из состояния 101 должен перейти в исходное состояние 000. Это можно осуществить подачей на выводыR триггеров сигнала от комбинационной логической схемы, на выходе которой появляется высокий уровень, когда счетчик придет в состояние 101.

Для случая использования триггеров К155ТВ1 и микросхем К155ЛИ3 и К155ЛЛ1, принципиальная электрическая схема счетчика приведена на рис.7.

При переходе триггеровDD1 иDD3 в состояниеQ1 =Q3 = 1 на входы элемента 2И-НЕ подается высокий уровень. С приходом седьмого импульса на выходе элемента 2И-НЕ появится низкий уровень, который подводится к входамR всех триггеров. ТриггерыDD1 иDD3 переходят в состояниеQ = 0.

Рис.7

Поскольку каждый триггер работает в счетном режиме, то он переходит в новое состояние по срезу управляющего импульса, которым служит выходной сигнал предыдущего триггера. Выходным сигналом элемента 2И-НЕ после седьмого импульса счетчик возвращается в исходное состояние.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М., Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. –2-е изд., перераб. и доп.- М.:, Высшая школа, 1991. –622 с.

2. Забродин Ю.С.. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1982. –496 с.

3. Тугов Н.М. и др. Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов / Н.М. Тугов, Б.А. Глебов, Н.А. Чарыков; Под ред. В.А. Лабунова. – М.: Энергоатомиздат, 1990. –576 с.

4. Валенко В.С., Хандогин М.С. Электроника и микросхемотехника: Учебное пособие для вузов. – Мн.: Беларусь, 1991. –493 с.

5. Цифровые интегральные микросхемы: Справ. / М.И.Богданович, И.Н. Грель и др. –Мн.: Беларусь, 1991. –493 с.

6. Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. –3-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 550 с.

7. Электроника: Методические указания к выполнению контрольных работ студентами заочного факультета специальности Т.11.03.00 «Автоматизация технологических процессов и производств». / УО «ВГТУ». Сост. Рыжков Г.П. -Витебск: УО «ВГТУ», 2002. –23с.

Электроника. Методические указания к выполнению курсовой работы на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Макроэкономика: методические указания по выполнению курсовой работы

2. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Менеджмент»

3. Техническая термодинамика методические указания по выполнению курсовой работы

4. Методические рекомендациипо выполнению курсовой работы по дисциплине «Аудит»

5. Деньги, кредит, банки: Методические рекомендации по выполнению курсовой работы

6. Методические указания к подготовке и оформлению курсовой работы по «Теории организации»

7. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы

8. Бухгалтерское дело: Методические указания к выполнению контрольной работы

9. Бухгалтерский финансовый учет Методические указания по подготовке, оформлению и защите курсовой работы

10. Анализ хозяйственной деятельности: методические указания по выполнению контрольной работы