Подъяков Е.А. Электронные цепи и микросхемотехника. Импульсные и цифровые устройства - файл n1.rtf

Подъяков Е.А. Электронные цепи и микросхемотехника. Импульсные и цифровые устройства
скачать (21987.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.rtf21988kb.03.11.2012 15:32скачать

n1.rtf

  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский государственный техниЧеский университет


Е. А. ПОДЪЯКОВ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦЕПИ И МИКРОСХЕМОТЕХНИКА
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

HОВОСИБИРСК

2004УДК 621.3.049.77 (075.8)

П 452
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. С. В. Брованов,

канд. физ.-мат. наук, доц. Л. Н. Гуськов
Работа подготовлена на кафедре промышленной электроники
Подъяков Е. А.

П 452       Электронные цепи и микросхемотехника. Импульс-

ные и цифровые устройства: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. – 2004. – 88 с.

Проводится анализ и рассматриваются свойства простых базовых цепей, используемых при построении устройств импульсной техники. В их числе RC-цепочки, импульсный трансформатор, диодные и транзисторные ключи. Предлагается широкий круг контрольных вопросов и задач, направленных на усвоение теоретического материала и его практическое применение.

Пособие предназначено для студентов третьего курса РЭФ, обучающихся по специальности «Промышленная электроника».

УДК 621.3.049.77 (075.8)

© Hовосибиpский госудаpственный

технический унивеpситет, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ


Вопросы анализа, построения, расчета устройств импульсной и цифровой техники являются предметом изучения в дисциплине «Электронные цепи и микросхемотехника». Наметившаяся тенденция уменьшения учебных часов по этому направлению отражается на уровне знаний и подготовке будущих специалистов промышленной электроники, вызывает трудности в их практической деятельности.

Вместе с ранее изданными материалами («Электронные цепи и микросхемотехника»; части 1, 2) пособие является еще одним шагом в методической поддержке учебного процесса по курсу «Электронные цепи и микросхемотехника», изучаемой студентами третьего курса РЭФ по специальности «Промышленная электроника». Цель его – углубить и расширить лекционный материал, дополнить его вариантами схемотехнических решений и элементами расчета. При этом предполагается, что читатели в достаточной степени владеют основами знаний в области математики, электротехники, полупроводниковых приборов и интегральной электроники.

Учитывая большой объем учебного материала, автор счел возможным представить его в нескольких изданиях, первое из которых предлагается читателю. Здесь рассматриваются вопросы построения простых формирующих пассивных цепей, анализа переходных процессов в них, расчета их характеристик и параметров; изучаются ключевые устройства.

Теоретическое и практическое содержание пособия в значительной степени опирается на известные учебные и научные труды отечественных и зарубежных авторов. Учебный материал пособия, форма его изложения ориентированы на студентов, приступающих впервые к изучению основ импульсной и цифровой схемотехники. Поэтому при его подготовке большое внимание уделялось физическим аспектам работы схем, а математические и электротехнические процедуры выполнялись с общепринятыми в инженерной практике допущениями.

Каждый раздел пособия содержит широкий перечень контрольных вопросов и задач, способствующих закреплению учебного материала и проведению самостоятельной работы студентов.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦЕПЯХ ИМПУЛЬСНОГО ДЕЙСТВИЯ И ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ
1, 2, 3

1.1. Предмет импульсной техники. Импульсные сигналы и импульсные режимы работы электронной цепи


Импульсная техника – это самостоятельное научно-техническое направление, занимающееся изучением свойств импульсных сигналов, анализом их прохождения в электронных цепях, принципами их формирования, преобразования, генерирования, усиления, измерения их параметров.

Одно из возможных определений импульсного сигнала – это сигнал, представляющий изменение напряжения или тока конечной длительности относительно некоторого начального уровня.

Импульсные сигналы и устройства находят широкое применение в различных областях техники. В числе их радиолокация, телефония, телевидение, медицина, вычислительная техника и др. Например, в радиолокационных задачах с помощью импульсных сигналов осуществляется наблюдение за различными подвижными объектами, находится их географическое положение, измеряется расстояние между объектами и др. В медицине импульсные сигналы находят применение в электролечении нервных, легочных и ряда других заболеваний. Цифровая обработка информации происходит также при участии импульсных сигналов, точнее, их разновидности – цифровых сигналов. Большая роль принадлежит устройствам импульсной техники в решении задач преобразовательной техники и прежде всего в реализации алгоритмов управления различными вентильными преобразователями.

Ранее подробно рассматривались особенности построения электронной цепи и ее состава. Входящие в электронную цепь активные элементы участвуют в преобразовании электрических сигналов. В импульсных устройствах распространенным является особый режим работы активного элемента (транзистора, цифровой схемы, операционного усилителя и пр.), при котором ему свойственны только два состояния, обозначаемые соответственно терминами «закрыт», «открыт». Такой режим носит название ключевого, а активный элемент выполняет функцию ключа, замыкающего или размыкающего отдельные звенья цепи. Ключевой режим характеризуется высокой энергетической эффективностью, надежностью и является основным в устройствах формирования, генерирования импульсов, цифровой обработки информации.

1.2. Виды импульсных сигналов
и их параметры


Примеры импульсных сигналов различной формы приведены на рис. 1.1.



а б в





г д

е

Рис. 1.1

Сигнал, изображенный на рис. 1.1, а, называется функцией включения или единичной функцией и описывается следующим математическим выражением:

?(t) = 0  при t < 0, ?(t) = 1 при t 0. (1.1)

Эта функция применяется для анализа переходных процессов в электрических цепях, а также для ступенчатой аппроксимации сигналов различной формы при их синтезе.

В таких же целях используется и сигнал вида рис. 1.1, б, называемый импульсной функцией или функцией Дирака (t), значение которой равно нулю всюду, за исключением точки t = 0, а интеграл конечен:

. (1.2)

На рис. 1.1, в, г, д соответственно изображены:

1) одиночный импульсный сигнал прямоугольной формы и конечной длительности, который можно описать с помощью двух функций включений

s(t)=А?(t)?(ttи);

2) одиночный импульс пилообразной формы

; (1.3)

3) периодическая последовательность импульсов прямоугольной формы.

Многообразие форм реальных импульсных сигналов приводит к необходимости введения целого ряда параметров, с помощью которых удобно и наглядно можно судить о свойствах сигналов, исследовать качество их прохождения через элементы электронной цепи. Например, реальный одиночный импульс прямоугольной формы принято достаточно полно характеризовать следующей совокупностью параметров.

  1. А – максимальное значение сигнала.

  2. tф1 – время нарастания переднего фронта, под которым принято понимать время, за которое сигнал изменяется от 0.1 до 0.9 своего максимального значения (часто обозначается tн).

  3. tф2 – время спада заднего фронта (или просто задний фронт), оцениваемое по критериям п. 1.

  4. tи – длительность импульса, интервал времени, отсчитываемый на уровнях 0.1 от максимальных значений на участках нарастания и спада амплитуды импульса. Нередко за длительность импульса принимается время от начала импульса до его окончания.

  5. – относительный спад плоской вершины импульса.

Периодическая последовательность сигналов дополнительно характеризуется периодом повторяемости Т (или частотой следования f = 1/T).
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации