Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни «Мікросхемотехніка» для студентів спеціальності 090803
Скачати 0.89 Mb.
|
Зміст Методичні вказівкиДодаток а Додаток б Додаток в Додаток д Методичні вказівки |
|
1 2
|
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Сумський державний університет МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання контрольної роботи з дисципліни «Мікросхемотехніка» для студентів спеціальності 6.090803 «Електронні системи» заочної форми навчання Суми Сумський державний університет 2011 Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Сумський державний університет До друку і в світ дозволяю на підставі „Єдиних правил”, п. 2.6.14 Заступник першого проректора –начальник організаційно-методичного управління В.Б. Юскаєв ^ до виконання контрольної роботи з дисципліни «Мікросхемотехніка» для студентів спеціальності 6.090803 «Електронні системи» заочної форми навчання Укладач А. І. Новгородцев Відповідальний за випуск О .А. Борисенко Директор ЦЗДВН С.М. Фролов Суми Сумський державний університет 2011 Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з дисципліни «Мікросхемотехніка» / укладач А. І. Новгородцев. – Суми : Сумський державний університет, 2011. – 22 с. Кафедра електроніки і комп’ютерної техніки. Загальні методичні вказівки Вивчення дисципліни «Мікросхемотехніка» базується на матеріалах курсів «Твердотіла електроніка», «Технологічні основи електроніки», «Аналогова схемотехніка» та деяких інших. Метод «від простого до складного» в дисципліні набирає форму вивчення мікросхемотехніки за такою схемою: схематичний елемент → пристрій → вузол електронної техніки. Після вивчення курсу виконати контрольну роботу, а під час екзаменаційної сесії лабораторний практикум. Виконання контрольної роботи слід проводити після вивчення теоретичного курсу даної дисципліни. Контрольна робота з навчальної дисципліни «Мікросхемотехніка» передбачена навчальним планом у 7-му семестрі. Контрольна робота складається з письмової відповіді на шість теоретичних запитань відповідних тем і розрахункової частини, що містить чотири завдання. Приклади вирішення завдань наведені нижче. Варіанти контрольної роботи вибираються з додатків А-Д за номером списку групи. Роботу виконати на аркушах формату А4. Робота повинна бути виконана акуратно з дотриманням ДСТів. Відповіді на запитання повинні бути лаконічними із зазначенням посилань на літературу. У кінці роботи наводиться список використаних джерел із зазначенням року їх видання. При незарахованій контрольній роботі вона повертається студентові для доопрацювання. Консультації щодо виконання контрольної роботи проводяться на кафедрі відповідно до навчального графіка. Після виконання контрольна робота здається на кафедру для реєстрації і перевірки. Роботу необхідно подати на кафедру за двадцять днів до початку екзаменаційної сесії. При зарахованій роботі і виконанні студентом – заочником лабораторного практикуму він отримує допуск до семестрового екзамену з дисципліни. Приклади розв’язання задач Задача 1 Для форми вихідного сигналу, наведеного на рисунку 2, розрахувати режим роботи і побудувати часові діаграми вихідної напруги транзисторного ключа за схемою рис.1. Опір навантаження Rн = ∞, Iко = 0, транзистор має лінійну характеристику в режимі підсилення. Залишкова напруга насиченого транзистора становить 0,4 В. Номери варіантів вибираються із таблиць А1, Б1. 1. Виконаємо розрахунок режиму роботи ключа, показаного на рисунку 1, при максимальному значенні вхідної напруги Um і параметрах, згідно з вибраним варіантом. Діаграма вхідної напруги наведена на рисунку 2.   Рисунок 1 Рисунок 2 Дані для розрахунку: Ек = 20 В, Rк = 10кОм, Rб = 15кОм,  = 28, Uвх = Um = 1В. Остатня напруга насиченого транзистора становить 0,4 В. Режим роботи ключа характеризується коефіцієнтом насичення  2. Будуємо часові діаграми (рис.3). Для цього виконаємо такі розрахунки. На рисунку 1 показаний n-p-n-транзистор, який відкривається сигналами тільки позитивної полярності, тому від’ємна напруга на його вході закриває транзистор , а напруга на його виході Uвих = Ек = 20 В. У рамках дії позитивної вхідної напруги при Uвх = Um = 1,0 В коефіцієнт насичення транзистора Кн = 0,93, оскільки навіть при максимальному вхідному сигналі транзистор працює в активному режимі, при цьому напруга на виході становить Uвих = 0,07 * Ек = 0,07 * 20 = 1,4 В. У міру зменшення вхідної напруги збільшується напруга на виході, а при Uвх = 0 транзистор закривається, а його вихідна напруга дорівнює Uвих = Ек. При побудові часової діаграми вихідної напруги, коли Кн  1, необхідно мати на увазі залишкову напругу насиченого транзистора Рисунок 3 Задача 2 Отримати мінімальну форму і побудувати функціональну схему для реалізації чотиримісної логічною функції, заданої таблицею В1 додатка В. Для побудови принципових схем можна використовувати всі елементи, наведені на рис. 4;  Рисунок 4 Методика виконання задачі 2. Відповідно до свого номера за списком і порядкового номера групи з таблиці В1 додатка В, вибирають номер варіанта. 1.Наприклад, для першої по порядку групи і номера варіанта 30 вибирають функцію F, задану у таблиці 2.1. Це таблиця істинності функції чотирьох змінних, заданої на кожному з номерів наборів 0-15. Таблиця 2.1
2. За заданою таблицею функція наноситься на карту Вейча (рис. 5 а, б). 3. Виконують склеювання всіх одиничних (або нульових) значень функції мінімальним числом правильних прямокутників максимальної площі (рис. 5 б).  а) б) Рисунок 5 4. Записують результат накриття у вигляді диз'юнкцій (2.1):  . (2.1)5. Аналізуючи отриману функцію і логічні елементи (див. рис. 4.), що є в наявності, можна зробити висновок, що для реалізації схеми необхідний один чотиривхідний, два три-вхідних і два двовхідних логічні елементи і чотири інвертори на кожну із змінних. Як логічні елементи зручно використовувати елементи К155ЛА1, К155ЛА4, К155ЛАЗ, що реалізовують функції І-НІ, тому перетворюємо функцію F в систему І-НІ: . (2.2)Для реалізації цієї функції вибирають: - один корпус мікросхеми К155ЛАЗ (або один корпус мікросхеми К155ЛН1), елемент DDI, що дозволяє при об'єднаних входах кожного логічного елемента реалізувати інверсію всіх чотирьох змінних; - один корпус мікросхеми К155ЛА4 (елемент DD2), що дозволяє реалізувати дві тривхідні функції І-НІ і на вільній мікросхемі, що залишилася, — одну двовхідну функцію І-НІ (об'єднавши два її входи); - один корпус мікросхеми К155ЛА1 (елемент DD3), що дозволяє реалізувати на одній своїй половині чотиривхідну функцію І-НІ, а на другій — двовхідну функцію І-НІ, об'єднавши попарно її входи. 6. Відповідно до формули логічної функції (2.1) і вибраних елементів DD1, DD 2 і DD 3 будують принципову схему (рис.6), на якій жирною лінією показана загальна шина, номери вхідних сигналів якої позначають числами зліва, а вихідних — числами справа. Наприклад, якщо сигнал х1 позначений індексом 3 (див. рис.6), то з рисунка видно, що він надходить на входи 2, 9 і 10 елемента DD2. Аналогічно позначають інші сигнали. Використання такого позначення істотно спрощує зображення і читання схем.  Рисунок 6 Задача 3 Отримати мінімальну форму і побудувати функціональну схему для реалізації логічної функції п'яти змінних, заданої таблицею Г1 додатка Г. Для побудови використовувати елементи, наведені на рис. 4. Методика виконання задачі 3 Відповідно до номера за списком і порядкового номера групи з таблиці Г1 додатка Г, вибирають номер варіанта.
Таблиця 3.1
 а) б) Рисунок 7 2. За заданою таблицею відповідності і картою Вейча для п'яти змінних (рис.7а) наносять функцію на карту Вейча (рис. 7б). 3. Виконують накриття всіх одиничних (або нульових) значень функції мінімальним числом правильних прямокутників максимальної площі (рис. 7б). 4.Записують результат накриття у вигляді диз'юнкції кон'юнкцій:  (3.1)5. Аналізуючи отриману функцію і логічні елементи (див. рис. 4), що є в наявності, можна зробити висновок, що для реалізації схеми необхідні: - один восьмивхідний елемент; чотири чотиривхідних елементи; - чотири тривхідних елементи; - п'ять інверторів на кожну зі змінних. Як логічні елементи з таким числом входів зручно використовувати елементи: - К155ЛА2 — один корпус; - К155ЛА1 — два корпуси; -К155ЛА4 — два корпуси (два третіх корпуси залишаються вільними); - К155ЛН1 — один корпус. Оскільки ці мікросхеми, окрім останньої, реалізують функції І-НІ, перетворимо рівняння (3.1) у систему І-НІ:  (3.2)Відповідно до рівняння (3.2) і вибраних мікросхем будують принципову схему (рис 8).  Рисунок 8 Список рекомендованої літератури Основна 1.Основы микроэлектроники / И.Е. Ефимов, И.Я. Козырь - М.: Высш. шк., 1983.- 384с. 2.Микросхемотехника А.Г. Апексенко А.Г., И.И.Шадрин М.: Радио и связь, 1982. - 416с. 3. Агаханян Т.М. Интегральные микросхемы. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 464 с. 4. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: справ. пособие. С.В. Якубовский, Н.А. Барканов и др. - М.: Радио и связь, 1985. - 432с. Додаткова
Б.П. Кудряшов и др. / справ. М.: Радио и связь, 1981. - 160с.
Б. В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984. - 528с. 12.Функциональные устройства на интегральных микросхемах дифференциального усилителя / под ред. В. Э. Найдерова. - М.: Сов. радио, 1977. - 128 с. ^ (обов’язковий) Таблиця А1- Варіанти до задачі 1
^ (обов’язковий) Таблиця Б1 - Варіанти до задачі 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 2
