Северск, СГТИ - 2003
Промышленное и гражданское строительство
ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
Методические указания по изучению дисциплины,
варианты домашней контрольной работы №1 и указания
по ее выполнению для учащихся заочной формы обучения
по специальности 2-70 02 01
Ответственный за технический выпуск: А.А. Лукашевич
Подписано в печать экспертным советом: 01.09.2009г.
Содержание
Предисловие. 4
1 Импульсная и цифровая техника. 6
1.1 Общие сведения. 6
1.2 Ключевой режим работы биполярных транзисторов. 9
1.3 Импульсный режим работы операционных усилителей. Компараторы. Триггер Шмитта. 15
1.4 Позиционные системы счисления. 18
1.5 Функции алгебры логики и их основные свойства. 20
1.5.1 Основные определения. 20
1.6 Элементарные функции алгебры логики. 22
1.7 Аналитическая запись функций алгебры логики. 26
1.8 Аксиомы, основные теоремы и тождества алгебры логики. 32
1.9 Минимизация функций алгебры логики. 35
1.9.1 Основные определения. 35
1.9.2 Постановка задачи минимизации в классе ДНФ.. 37
1.9.3 Аналитическая минимизация. 37
4.9.4 Метод неопределенных коэффициентов и минимизирующих карт. 37
1.9.5 Метод минимизирующих карт. 40
1.9.6 Карты Карно. 42
2 Цифровые интегральные схемы.. 47
2.1 Логические элементы.. 47
2.1.1 Логический элемент НЕ. 47
2.1.2 Логический элемент ИЛИ.. 48
2.1.3 Логический элемент И.. 49
2.1.4 Логический элемент ИЛИ - НЕ. 51
2.1.5 Логический элемент И - НЕ. 52
2.2 Классификация. 54
2.3 Основные характеристики и параметры ЛЭ.. 58
2.3.1 Сравнение обобщенных параметров цифровых микросхем. 66
2.3.2 Типовые корпуса микросхем. 69
2.4 Элементы с памятью (триггеры, счетчики) 70
2.4.1 Триггеры с R,S управлением. 71
2.4.2 Триггеры с синхронным управлением. 73
2.4.3 Триггеры с JK -управлением. 78
2.4.4 Триггеры с D -управлением. 81
2.4.5 Разное. 83
3 Вопросы анализа и синтеза невременных схем. 84
3.1 Логические сети. 84
3.2 Теорема анализа и эквивалентные схемы.. 87
3.3 Синтез логических схем с одним выходом. 91
3.4 Синтез логических схем со многими выходами. 94
3.5 Синтез схем по неполностью определенным собственным функциям. 96
3.6 Пример синтеза устройства - преобразователя кодов. 98
4 Синтез и анализ схем, работа которых зависит от времени. 102
4.1 Временные булевы функции. Основные определения. 102
4.2 Основные свойства временных булевых функций. 104
4.3 Синтез и анализ схем с помощью временных булевых функций. 109
5 Схемотехника элементов интегрального исполнения. 114
5.1 Схемотехника элементов серий ТТЛ.. 114
5.1.1 Основные принципы построения схем. 114
5.1.2 Основные параметры и характеристики серий ТТЛ.. 126
5.1.3 Функциональный состав ТТЛ ИС и ТТЛШ ИС.. 133
5.2 Схемотехника элементов серий КМОП.. 140
5.2.1 Инвертор на комплиментарной МОП-паре. 141
5.2.2 Основные логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ, Z. 148
5.2.3 Функциональный состав КМОП ИС.. 152
5.2.4 Основные характеристики ИС К564. 152
5.2.4.1 Энергетические характеристики. 153
5.2.4.2 Передаточные характеристики. 157
5.2.4.3 Помехоустойчивость. 158
5.2.4.4 Быстродействие. 161
5.2.4.5 Напряжение питания. 162
5.2.4.6 Входные характеристики. 162
5.2.4.7 Нагрузочная способность. 164
5.2.4.8 Надежность ИС К564. 165
5.2.5 Основные характеристики ИС cерии КР1554. 165
5.2.5.1 Технические характеристики. 166
5.2.5.3 Предельные электрические режимы эксплуатации микросхем серии КР1554 167
5.2.5.4 Функциональный состав микросхем серии КР1554. 167
Предисловие
«Прикладная электроника» («Промышленная электроника», «Микроэлектроника» и другие названия курсов для студентов родственных специальностей) относится к числу наиболее важных курсов для подготовки современных инженеров — физиков и инженеров других электротехнических специальностей. В этом курсе почти сразу за курсом «Основы электроники», будущие специалисты изучают: основные типы приборов и схем интегрального исполнения, используемых в электронике; принцип действия и особенности линейных, импульсных и цифровых устройств для обработки сигналов в электронных системах управления и отображения информации, применяемых при проектировании и изготовлении микропроцессоров. Даже из этого краткого сообщения видно, что электроника является базой дальнейшей компьютеризации как процесса обучения, так и основой автоматизации многих областей промышленности, транспорта и энергетики.
Курс «Прикладная электроника» можно отнести скорее к общеинженерным, чем к специальным дисциплинам. Из этого следует, что главная цель данного курса — не столько научить студента разрабатывать те или иные функционально законченные электронные устройства (изучение электроники в таком объеме предусмотрено для подготовки инженеров соответствующего профиля в рамках специальности «Промышленная электроника»), сколько научить его понимать принцип действия этих устройств, уметь грамотно эксплуатировать их и формулировать задание на разработку нового устройства. Это и отражено в содержании данного пособия.
Предлагаемое пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом профессионального высшего образования по специальности 200600 «Электроника и автоматика физических установок» по дисциплине «Прикладная электроника».
При написании пособия по этому курсу автор неизбежно сталкивается с трудной задачей, обусловленной, с одной стороны, разнообразием и быстрым развитием современных электронных устройств, существенно различающихся назначением, принципом действия, уровнем мощности и иными признаками, и с другой — ограниченным числом лекционных часов и соответственно ограниченным объемом пособия.
В основу пособия положен материал, содержащийся в следующей литературе:
1 Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. -М.: Высшая школа, 1982. - 496с., ил.
2 Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. – М., Л.: Энергия, 1964. – 320 с.: ил.
3 Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. -304 с., ил.
4 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - 2-е изд., испр. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1989. - 352 с., ил.
5 Цифровые интегральные микросхемы. Справочник: П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. –М.: Радио и связь, 1994. –240 с.: ил.
Пособие составил доц. Терехин В.Б.