Подъяков Е.А. Электронные цепи и микросхемотехника. Импульсные и цифровые устройства - файл n1.rtf
Подъяков Е.А. Электронные цепи и микросхемотехника. Импульсные и цифровые устройстваскачать (21987.2 kb.)
Доступные файлы (1):
| n1.rtf | 21988kb. | 03.11.2012 15:32 | скачать |
- Смотрите также:
- Ицхоки. Импульсные и цифровые устройства (Документ)
- Завьялов С.А., Ляшук А.Н., Усилительные устройства. Методические указания к лабораторным работам (Документ)
- Захаров, Тарасова. Электроника в технике почтовой связи (Документ)
- Топор А.В., Воронин А.И., Бахмет А.В. Электронные цепи и микросхемотехника (Документ)
- Лобов Д.Г. Электронные цепи и микросхемотехника: конспект лекций (Документ)
- Чье Ен Ун. Электроника. Цифровые элементы и устройства: Учеб. пособ (Документ)
- Кублановский. Тиристорные устройства (Документ)
- Амелина М.А. Электронные промышленные устройства (Документ)
- Баранов С.И., Скляров В.А. Цифровые устройства на программируемых БИС с матричной структурой (Документ)
- Переходные и импульсные характеристики электрических цепей (Документ)
- Амелина М.А., Троицкий Ю.В. Синтез комбинационных и последовательностных логических устройств (Документ)
- Силин В.Б., Мельников Б.С. Электронные вычислительные устройства. Операционный синтез (Документ)
n1.rtf
Министерство образования Российской ФедерацииНовосибирский 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)?(t–tи);
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.
А – максимальное значение сигнала.
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).
tф2 – время спада заднего фронта (или просто задний фронт), оцениваемое по критериям п. 1.
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.
– относительный спад плоской вершины импульса.
Периодическая последовательность сигналов дополнительно характеризуется периодом повторяемости Т (или частотой следования f = 1/T).