Розрахунково-графічна робота

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА АВТОМАТИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ В ПРОМИСЛОВОСТІ ТА ТРАНСПОРТІ

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до самостійної роботи

з дисципліни «Цифрові електронні пристрої електроприводів»

для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»

всіх форм навчання

 

 

м. Кривий Ріг

2016 р.

Укладач: Федотов Владислав Олександрович, старший викладач.

 

Відповідальний за випуск: Сінчук О.М., д-р техн. наук, професор.

 

Рецензент: Касаткіна І.В., канд. техн. наук, доцент.

 

Методичні вказівки до самостійної роботи з дисципліни «Цифрові електронні пристрої електроприводів» згідно з діючою програмою курсу містять перелік тем дисципліни для самостійного вивчення, плани практичних та лабораторних робіт, теми для самостійного вивчення, питання для підсумкового контролю та перелік літератури, яку необхідно використовувати при самостійній роботі.

 

Розглянуто на засіданні кафедри автоматизованого електропривода Протокол №6 від 17.12.2015 р.

Схвалено на вченій раді електротехнічного факультету   Протокол №5 від 06.01.2016 р.

Зміст

1. Мета та завдання навчальної дисципліни 4

2. Програма навчальної дисципліни 5

3. Самостійна робота 6

4. Практичні заняття 7

5. Лабораторні заняття 8

6. Розрахунково-графічна робота 9

7. Перелік питань для підсумкового контролю 9

8. Критерії оцінки засвоєння студентом матеріалу курсу 12

Література 14

Мета та завдання навчальної дисципліни

Метою викладання навчальної дисципліни «Цифрові електронні пристрої електроприводів» є надання студентам знань фізичних основ роботи електронних елементів, принципів побудови, методики розрахунку, характеристик і параметрів схем електронних пристроїв, які використовуються в електроприводі, їх призначення, основних експлуатаційних параметрів, типових схемотехнічних рішень.

З авданнями вивчення дисципліни «Цифрові електронні пристрої електроприводів» є оволодіння студентами уміння використовувати сучасне електронне обладнання, грамотно формулювати технічні завдання на розробку електронних пристроїв для задач електропривода, розробки простих імпульсних та цифрових електронних схем.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студенти повинні:

знати:

– основи імпульсної та цифрової техніки;

– будову підсилювачів та перетворювачів дискретних сигналів;

– будову керуючих елементів дискретної дії;

– основи алгебри логіки;

– схемотехніку логічних елементів та сімейств схем;

– основи схемотехніки та принципи дії пристроїв, які генерують сигнали;

– принципи побудови, структурні та принципові схеми тригерів, лічильників, регістрів та інших елементів цифрової техніки;

вміти:

– сформулювати задачу, яка стоїть перед електронним пристроєм;

– розробляти необхідні структурні схеми цифрових електронних пристроїв;

– аналізувати та синтезувати схеми цифрової електроніки;

– експериментальним способом визначати параметри та характеристики імпульсних та цифрових схем;

– виконувати вимірювання електричних та неелектричних параметрів електронних пристроїв.

 

 

Програма навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1.

Імпульсні пристрої.

Тема 1. Імпульсна та цифрова техніка. Електронні ключі.

Загальні поняття імпульсної техніки. Параметри імпульсів. Електронні ключі. Ключова схема на біполярному транзисторі. Статичні та динамічні параметри ключової схеми. Ключі на польових транзисторах. Потужні ключі на IGBT транзисторах.

Тема 2. Формувачі і генератори електричних імпульсів.

Генератори. Мультивібратори. Загальмовані мультивібратори. Компаратори напруги, тригер Шмітта. Схеми та принципи дії. Перетворювання імпульсних сигналів, RC-ланцюги.

 

Змістовий модуль 2.

Алгебра логіки. Логічні елементи. Аналіз та синтез цифрових логічних схем.

Тема 3. Основні поняття та закониалгебри логіки. Логічні елементи.

Алгебра логіки. Закони, теореми, тотожність алгебри логіки. Функції алгебри логіки. Логічні елементи І, АБО, НІ. Таблиці істинності та часові діаграми логічних елементів.

Тема 4. Аналіз та синтез цифрових логічних схем.

Форми представлення логічних функцій. Мінімізація логічних функцій. Карти Карно та Дейча. Вплив затримок в елементах та сполученнях на роботу цифрових логічних схем. Гонки в цифрових схемах.

 

Змістовий модуль 3.

Логічні та цифрові пристрої.

Тема 5. Бінарні схеми з часовою залежністю.

Класифікація тригерів. Тригери на біполярних транзисторах. Тригери на базі логічних блоків. Тригери в інтегральному виконанні. Тригер «майстер-помічник». Синхронні та асинхронні тригери. Часові діаграми тригерів.

Тема 6. Лічильники імпульсів.

Типи лічильників імпульсів. Характеристики. Лічильник імпульсів з послідовним переносом, з паралельним переносом, з наскрізним переносом. Десяткові лічильники. Дільники частоти.

Тема 7. Регістри.

Послідовний регістр, паралельний регістр. Регістри зберігання. Регістри зсуву. Регістри послідовних наближень. Схемотехніка, принцип дії.

Тема 8. Цифрові комутатори, мультиплексори, демультиплексори.

Перетворювачі кодів. Цифрові комутатори, мультиплексори та демультиплексори.

Тема 9. Шифратори та дешифратори.

Одноступінчасті дешифратори. Багатоступінчасті дешифратори. Лінійні дешифратори. Пірамідальні дешифратори.

Тема 10. Програмовані логічні схеми.

Логічні схеми, які програмуються виробником. Логічні схеми, які програмуються споживачем. PAL–схеми. GAL–схеми. FPLA–схеми.

Змістовий модуль 4.

Сімейства логічних схем.

Тема 11. Властивості логічних схем.

Загальні відомості. Бінарні і логічні стани. Бінарні рівні напруги. Позитивна і негативна логіка.

Тема 12. Логічні схеми ДТЛ, ППЛ, ТТЛ.

ДТЛ-схеми. Основні ДТЛ-схеми. ППЛ-схеми. ТТЛ-схеми. ТТЛ із зниженим енергоспоживанням.

Тема 13. Логічні схеми ТТЛШ, ЕЗЛ, МОН.

ТТЛШ-схеми. ТТЛШ зі зниженим енергоспоживанням. Емітерно-зв'язкова логіка. Логічні елементи на МОН транзисторах. Логічні елементи на КМОН транзисторах.

 

 

Самостійна робота

Вивчення студентами дисципліни «Цифрові електронні пристрої електроприводів» у позааудиторний час складається з повторення та засвоєння теорії по підручникам та конспекту. Ця робота повинна виконуватися систематично, безпосередньо за лекціями. Розуміння та засвоєння пройденого матеріалу дозволяє активно засвоювати нові теоретичні положення, зменшує витрати часу на виконання лабораторних робіт. У свою чергу, такі форми роботи допомагають краще зрозуміти теорію та сприяють придбанню практичних навичок.

 

№ з/п	Назва теми	Література
1	Імпульсна та цифрова техніка. Електронні ключі.	1-10
2	Формувачі і генератори електричних імпульсів.	1, 4, 8, 10
3	Основні поняття та закони алгебри логіки. Логічні елементи.	1, 4, 5, 8, 9
4	Аналіз та синтез цифрових логічних схем.	1, 4, 5, 8, 9
5	Бінарні схеми з часовою залежністю.	1, 6, 8, 9, 10
6	Лічильники імпульсів.	6, 7, 9, 10
7	Регістри.	6, 7, 9, 10
8	Цифрові комутатори, мультиплексори, демультипле­ксори.	6, 7, 9, 10
9	Шифратори та дешифратори.	6, 7, 9, 10
10	Програмовані логічні схеми.	7, 9
11	Властивості логічних схем.	7, 9
12	Логічні схеми ДТЛ, ППЛ, ТТЛ.	7, 9
13	Логічні схеми ТТЛШ, ЕЗЛ, МОН.	7, 9

 

 

Практичні заняття

Практичні роботи студенти виконують самостійно і захищають в бесіді з викладачем.

 

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
		Денна	Денна скоро­чена	Заочна	Заочна скоро­чена
1	Розрахунок параметрів схем електронних ключів на біполярних та польових транзисторах.	2	3	2	2
2	Розрахунок параметрів схем на операційних підсилювача, які працюють в імпульсному режимі.	2	3	2	2
3	Розрахунок параметрів схем мультивібраторів та одно вібраторів.	2	2	–	–
4	Розрахунок параметрів схем тригерних елементів цифрових пристроїв.	2	2	–	–
5	Розрахунок параметрів схем перетворювачів рівнів сигналів.	2	2	–	–
6	Аналіз та синтез комбінаційних цифрових пристроїв.	2	2	–	–
7	Синтез схем лічильників та регістрів.	2	2	–	–
8	Синтез схем мультиплексорів та де мультиплексорів, шифраторів та дешиф­раторів.	2	2	–	–
	Разом	16	18	4	4

 

 

Лабораторні заняття

Перед виконанням лабораторної роботи підготовка студентів контролюється викладачем. Лабораторні роботи студенти захищають в бесіді з викладачем.

 

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
		Денна	Заочна
1	Дослідження ключової схеми на біполярному транзисторі.	2	2
2	Дослідження схем мультивібраторів з колекторно-базовими зв'язками.	2	2
3	Дослідження схем операційних підсилю­вачів, які працюють в імпульсному ре­жимі.	2	2
4	Дослідження логічних блоків і комбінаційних схем.	2	–
5	Дослідження схем мультивібраторів і одновібраторів на логічних елементах.	2	–
6	Дослідження схем тригерів.	2	–
7	Дослідження схем лічильників, регістрів, дешифрато­рів.	2	–

 

При підготовці до лабораторної роботи студент повинен:

– розуміти мету роботи та основні теоретичні положення, що використовуються в ній, для самоконтролю у методичних вказівках до роботи приведені контрольні питання;

– заготовити усі необхідні для виконання роботи матеріали: схеми, таблиці, папір для графіків тощо; це прискорює та полегшує оформлення роботи, яке рекомендується здійснювати під час лабораторних занять в аудиторії.

 

Розрахунково-графічна робота

Метою розрахунково-графічної роботи є закріплення теоретичних знань, придбання навичок розрахунку та розробки схем імпульсних і цифрових електронних пристроїв, вибору елементів та складання часових діаграм роботи електронних схем.

У розрахунково-графічній роботі використовуються сучасні програмні пакети для персонального комп’ютера, які моделюють роботу різних елементів імпульсної та цифрової електроніки.

Звіт повинен містити структурні схеми, електричні схеми, часові діаграми роботи, опис елементів та розрахунки з необхідними поясненнями.