Курс 3 - Электронные документы ГГУ

1
2
Учреждение образования
«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
________________ И.В. Семченко
(подпись)
____________________
(дата утверждения)
Регистрационный № УД-____________/р.
ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНИКА
Учебная программа для специальности
1-31 04 03 Физическая электроника
Факультет
физический
Кафедра
радиофизики и электроники
Курс
3
Семестр
6
Лекции
20 часов
Экзамен
нет
Практические
занятия
нет
Зачет
6 семестр
Лабораторные
занятия
22 часов
Курсовой проект (работа)
нет
Самостоятельная управляемая
работа студентов 8 часов
Всего аудиторных
часов по дисциплине 50 часов
Всего часов
по дисциплине
Форма получения
высшего образования
74 часа
Составил, Яковцов И.Н., старший преподаватель
2010
дневная
3
Учебная программа составлена на основе базовой учебной программы,
утвержденной _____ ________________ 2010 г.,
регистрационный номер _____-______________/_____
Рассмотрена и рекомендована к утверждению в качестве рабочего варианта
на заседании кафедры радиофизики и электроники
____ _______2010 г., протокол №_____
Заведующий кафедрой
доцент ____________ В.Н. Мышковец
Одобрена и рекомендована к утверждению
Методическим советом физического факультета
___ _________ 2010 г., протокол № ___
Председатель
доцент ____________ Е.А. Дей
4
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Подготовка инженеров специальности 1-31 04 03 «Физическая
электроника» предусматривает овладение ими знаниями по методам анализа
импульсных
процессов,
способам
формирования
импульсных
последовательностей, современной элементной базе импульсных устройств,
расчетам генераторов импульсов.
Широкое внедрение в производственную деятельность и учебный
процесс персональных компьютеров, оперирующих с большими массивами
цифровой информации, ведет к необходимости понимания специалистами не
только возможностей ПК, но и принципов работы их основных узлов,
существенную часть которых составляют генераторы импульсов различного
назначения. Дисциплина «Импульсная техника» предшествует дисциплине
«Интегральная электроника» и является ее базой.
Целью дисциплины является овладение студентами знаниями
теоретических основ импульсной техники и практическими навыками
расчета и реализации импульсных устройств.
Задачи курса:
 дать представление о методах анализа импульсных процессов и методах
измерения их параметров;
 освоить схематические реализации импульсных устройств, способы
оценки их электрических и временных параметров;
 освоить методы аналитического расчета импульсных устройств с
заданными параметрами на современной элементной базе.
Курс «Импульсная техника» основан на материалах дисциплины «Основы
радиоэлектроники».
Общее количество часов – 74, аудиторное количество часов – 50, из
них лекции – 20, лабораторные занятия – 22, контролируемая
самостоятельная работа студентов – 8. Форма отчетности – зачет.
5
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Раздел 1. Импульсные процессы и цепи
Тема 1.1 Параметры импульсных процессов
Представление импульсных процессов. Основные параметры
видеоимпульсов. Аналитическое описание импульсных процессов. Способы
анализа импульсных процессов. Гармонический анализ последовательности
импульсов
Тема 1.2 Линейные импульсные цепи
Разделительные RС-цепи. Укорочение импульсов. Удлинение
импульсов. Переходные характеристики RС-цепей. Электрическое
дифференцирование и интегрирование импульсных сигналов.
Тема 1.3 Пассивные нелинейные цепи
Графический анализ цепей с нелинейными элементами. Статические
модели диодов. Динамические модели диодов. Переходные процессы в
диодном ключе. Диодные формирователи
Раздел 2. Импульсные устройства на транзисторах
Тема 2.1 Транзисторные ключи
Статические модели биполярного транзистора. Динамические модели
биполярного транзистора. Транзисторный ключ с общим эмиттером.
Переходные
процессы
в
транзисторном
ключе.
Разновидности
транзисторных ключей
Тема 2.2 Ждущие релаксаторы
Ждущий мультивибратор. Условия работоспособности. Длительность
временно устойчивого состояния. Длительность интервала восстановления.
Разновидности ждущих мультивибраторов
Тема 2.3 Генераторы импульсов
Симметричный
мультивибратор.
Условия
работоспособности.
Длительность временно устойчивого состояния. Переходные процессы.
Несимметричный мультивибратор
Раздел 3. Формирователи импульсов на микросхемах
Тема 3.1 Инвертор
Логическая функция инвертора. Инвертор как пороговый элемент.
Статическая передаточная характеристика инвертора. Статическая
помехоустойчивость. Динамические характеристики инверторов. Сложный
6
инвертор. Разновидности инверторов в микросхемах
Тема 3.2 Триггер Шмитта
Операционный усилитель (ОУ). Передаточная характеристика ОУ.
Компаратор напряжения на ОУ. Положительная обратная связь в ОУ.
Триггер Шмитта на ОУ. Триггер Шмитта на инверторах.
Тема 3.3 Одновибратор
Одновибратор на базе ОУ. Расчет одновибратора на ОУ. Одновибратор
на инверторах. Расчет одновибраторов на инверторах разного вида.
Раздел 4. Генераторы импульсов на микросхемах
Тема 4.1 Генераторы импульсов на ОУ
Анализ типовой схемы генератора импульсов на ОУ. Вывод расчетных
соотношений. Генератор импульсов с регулированием частоты повторения.
Генератор импульсов с регулированием скважности. Расчет генераторов с
регулируемыми параметрами.
Тема 4.2 Генераторы импульсов на инверторах ТТЛ
Анализ типовых схем генераторов. Вывод расчетных соотношений.
Генераторы с регулируемыми параметрами. Расчет генераторов. Генератор с
кварцевой стабилизацией частоты.
Тема 4.3 Генераторы импульсов на КМОП инверторах
Генератор на идеальных инверторах. Реальный КМОП инвертор.
Расчет генератора на КМОП инверторах. Генераторы с регулируемыми
параметрами. Сравнительный анализ генераторов.
Тема 4.4 Импульсные делители частоты
Синхронизация генераторов на ОУ, делитель частоты на ОУ.
Синхронизация генераторов на инверторах. Делители частоты на ТТЛ
инверторах. Делители частоты на КМОП инверторах.
Тема 4.5 Специализированные генераторные микросхемы
Структура таймера типа 7555. Импульсные устройства на таймере.
Микросхемы типа АГ1, АГ3. Структура и применение микросхем типа ГГ.
6
1
6
2
6
2
2
4
2
[1]
[2]
[3]
[4]
[3]
Формы контроля
знаний
Литература
Материальное
обеспечение занятия
(наглядные,
методические пособия и
др.)
2
Импульсные процессы и цепи
Параметры импульсных процессов
1. Представление импульсных процессов
2. Основные параметры видеоимпульсов
3. Аналитическое описание импульсных процессов
4. Способы анализа импульсных процессов
1.2 Линейные импульсные цепи
1. Разделительные RС-цепи
2. Переходные характеристики RС-цепей2.
3.Укорочение импульсов, удлинение импульсов
4.Электрическое
дифференцирование
и
интегрирование импульсных сигналов
1.3 Пассивные нелинейные цепи
1.Графический анализ цепей с нелинейными
элементами
2.Статические модели диодов Динамические
модели диодов
3.Переходные процессы в диодном ключе
4.Диодные формирователи
1
1.1
контролируемая
самостоятельная
работа студента
Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых
вопросов
практические
занятия
(семинарские)
лабораторные
занятия
Количество аудиторных часов
лекции
Номер раздела, темы,
занятия
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ
7
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
Импульсные устройства на транзисторах
6
Транзисторные ключи
1. Статические модели биполярного транзистора
2. Динамические
модели
биполярного
транзистора
3. Транзисторный ключ с общим эмиттером
4. Переходные процессы в транзисторном ключе,
разновидности транзисторных ключей
Ждущие релаксаторы
1. Ждущий
мультивибратор
Условия
работоспособности
2. Длительность временно устойчивого состояния
3. Длительность интервала восстановления
4. . Разновидности ждущих мультивибраторов
Генераторы импульсов
1. Симметричный мультивибратор Условия
работоспособности.
2. Длительность временно устойчивого состояния
3. Переходные процессы
4. Несимметричный мультивибратор
Формирование импульсов на микросхемах
Инвертор
1. Логическая функция инвертора. Инвертор как
пороговый элемент
2. Статическая передаточная характеристика
инвертора, статическая помехоустойчивость
3. Динамические характеристики инверторов
4. Разновидности инверторов в микросхемах
Триггер Шмитта
1. Операционный усилитель (ОУ), передаточная
характеристика ОУ
2
[2]
[4]
2
[3]
2
[3]
6
2
4
2
4
[1]
[2]
[5]
8
3.3
4
4.1
4.2
2. Компаратор напряжения на ОУ
3. Положительная обратная связь в ОУ, триггер
Шмитта на ОУ
4. Триггер Шмитта на инверторах
Одновибратор
1. Одновибратор на базе ОУ
2. Расчет одновибратора на ОУ
3. Одновибратор на инверторах
4. Расчет одновибраторов на инверторах разного
вида
Генераторы импульсов на микросхемах
Генераторы импульсов на ОУ
1. Анализ типовой схемы генератора импульсов на
ОУ, вывод расчетных соотношений
2. Генератор импульсов с регулированием частоты
повторения
3. Генератор импульсов с регулированием
скважности
4. Расчет генераторов с регулируемыми
параметрами
Генераторы импульсов на инверторах ТТЛ
1. Анализ типовых схем генераторов, вывод
расчетных соотношений
2. Генераторы с регулируемыми параметрами
3. Расчет генераторов
4. Генератор с кварцевой стабилизацией частоты
2
8
2
[2]
12
4
2
[1]
2
[3]
9
4.3
Генераторы импульсов на КМОП инверторах
1. Генератор на идеальных инверторах
2. Реальный КМОП инвертор
3. Расчет генератора на КМОП инверторах
4. Генераторы с регулируемыми параметрами
2
4.4
Импульсные делители частоты
1. Синхронизация генераторов на ОУ, делитель
частоты на О
2. Синхронизация генераторов на инверторах
3. Делители частоты на ТТЛ инверторах
4.. Делители частоты на КМОП инверторах
Специализированные генераторные микросхемы
1. Структура таймера типа 7555
2. Импульсные устройства на таймере
3. Микросхемы типа АГ1, АГ3
4. Структура и применение микросхем типа ГГ
2
4
[1]
2
4
[3]
ИТОГО:
20
22
4.5
[3]
8
зачет
10
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Перечень лабораторных работ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Параметры импульсных процессов
Линейные импульсные цепи
Триггер Шмитта
Генераторы импульсов на ОУ
Импульсные делители частоты
Специализированные генераторные микросхемы
Рекомендуемая литература
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
Основная
Я.С. Ицхоки, Н.И. Овчинников. Импульсные и цифровые устройства.- М.:
Советское радио, 1972
В.Т. Фролкин, Л.Н. Попов. Импульсные устройства.- М.: Советское радио,
1980
Е.А. Зельдин Импульсные устройства на микросхемах.- М.: Радио и связь,
1991
Г.И. Пухальский, Т.Я. Новосельцева Проектирование дискретных устройств
на интегральных микросхемах: Справочник.- М.: Радио и связь, 1990.
Дополнительная литература
С.Г. Мукарчик Интегральная схемотехника.- Мн.: Изд-во БГУ, 1983
Цифровые интегральные микросхемы: Справ./ М.И. Богданович, И.Н. Грель,
В.А. Прохоренко, В.В. Шалимо.- Мн.: Беларусь, 1991
Шило В.Л. Популярные микросхемы ТТЛ.- М.: Аргус, 1993
Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП.- М.: Аргус, 1993.