Электронные лекции

Министерство образования РФ

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана

Курс лекций по:

Электронике и МП технике

Лектор: Иванцов В.И

2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

• Оглавление………………………….…………………..[2]

• Список рекомендуемой литературы ……………....[3]

• Лекция № 1………………………………..………[04-06]

• Лекция № 2………………….……………….……[07-10]

• Лекция № 3………………………………….……[11-18]

• Лекция № 4………………………………………[19-23]

• Лекция № 5………………………………………[24-29]

• Лекция № 6………………………………………[30-34]

• Лекция № 7………………………………………[35-38]

• Лекция № 8………………………………………[39-43]

• Лекция № 9………………………………………[44-49]

• Лекция № 10.……………………………………[50-56]

• Лекция № 11.……………………………………[57-61]

• Лекция № 12.……………………………………[62-67]

• Лекция № 13.……………………………………[68-73]

• Лекция № 14.……………………………………[74-79]

• Лекция № 15.……………………………………[80-83]

• Лекция № 16.………………………………………[-]

Список рекомендуемой литературы:

• Угрюмов Е.П. «Цифровая схемотехника»; БХВ-Петербург, СПб ; 2005г.

• Потемкин И.С. «Функциональные узлы цифровой автоматики»; Москва, Энергоатомиздат; 1988г.

• Бойко В.И. «Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства»; БХВ-Петербург, СПб; 2004г.

• Ломов И.А., Атаманов В.Н. «Проектирование узлов цифровой электронной техники»; Москва, МГТУ; 1996г.

• Иванцов В.И., Щукин С.И. «Аппаратные средства параллельного интерфейса медицинских измерительных приборов»; Москва, МГТУ; 1989г.

• Жирков В.Ф., Хартов В.Я. «Исследование функциональных узлов ЭВМ»; Москва, МГТУ

• Жирков В.Ф. «Мультиплексоры и преобразователи цифровых кодов»; Москва, МГТУ

• ЕСКД; ГОСТ 2743-91 «Элементы цифровой техники»

• Справочник./Под ред. Якубовского С.В. «Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы»; Москва, Радио и Связь, 1990г.

• Тарабрин Б.В. «Справочник по интегральным микросхемам»; Москва, Радио и Связь, 1983г.

ЛЕКЦИЯ №1.

Цифровые и аналоговые сигналы.

• Импедансная реограмма – аналоговый сигнал, имеет квазипостоянную составляющую, которая уменьшается в ходе исследования (адаптация).

U_ ~ 96% от полной амплитуды

U_~ ~ 10% (обусловлен дыхательной деятельностью)

Особенности аналоговых сигналов

1. В каждый момент времени сигнал имеет различные значения; чему оно равно можно утверждать только с определенной точность.

2. Сложно передать на большие расстояния без искажений (невозможно) Е~50 см.

3. Сложности в формирования и обработки из-за низкой помехоустойчивости сигнала.

Э ти недостатки аналогового сигнала (АС) привели к необходимости использования цифрового сигнала (ЦС)

ЛЕКЦИЯ №1.

• Отличие цифровых сигналов от аналоговых в том, что в качестве информативного используется только два уровня этого сигнала – «высокий» и «низкий».

• Схемы, в которых используется только 2 уровня напряжения (высокий и низкий), называются цифровыми схемами.

• Для представления цифрового сигнала используются понятия логической единицы и логического нуля.

• Логическая единица – высокий уровень напряжения

• Логический ноль – низкий уровень напряжения.

• Схемы, в которых реализуется такой принцип - схемы с прямой логикой.

• Однако есть отдельные схемы, в которых нулю соответствует высокое напряжение, а единице – низкий уровень напряжения – инверсная логика.

Положительная логика – прямая (+)

Отрицательная логика – инверсная (-)

ЛЕКЦИЯ №1.

Принципы формирования сигналов.

ЛЕКЦИЯ №2.

Типичный пример формирования цифрового сигнала с помощью кнопки

Примеры применения цифровой электроники

1.В медицине.

Генератор зондирующего тока.

Особенности:

• сигнал на человека должен подаваться строго симметричный относительно земли

• БО, как электролит, не должен быть подвержен влиянию постоянной составляющей тока

• должен быть автоматически настраиваем на различные БО

• должен быть безопасен по отношению к БО

ЛЕКЦИЯ №2.

Генератор зондирующего тока

DD1 – задающий генератор, формирует сигналы прямоугольной формы, t1<t2

DD2 – делитель частоты; формирователь меандра; формирователь сигнала с крутым фронтом

DD3 – ГСТ

VD – защитные диоды

DD – Digital device – микросхема

DD1.1 – первый вентиль первой микросхемы

DD1.2 – второй вентиль первой микросхемы

DD2.1 – первый вентиль второй микросхемы

T1 - трансформатор

d-триггер – работает в режиме Т-триггера формирует сигнал из 1 в 2.

ЛЕКЦИЯ №2.

DD3 включена в том режиме, в котором выходы цифровой микросхемы включать нельзя. Один вентиль не способен выдать нужный ток, поэтому соединяем два ( при этом необходимо обеспечить очень точное и одновременное переключение).

Типы МС:

DD1 – К561 ЛА7

DD2 – К561 ТМ2

DD3 – К561 ЛЕ1

Диоды защищают БО от высоких токов, а трансформатор от высокого напряжения.

2.Структурная схема калькулятора.

Шифратор - каждой кнопке присваивает двоичный код.

Микропроцессор - использует набранные с клавиатуры и преобразованные шифратором команды.

Дешифратор - преобразует информацию из CPU в код, который обеспечивает индикацию.

ЛЕКЦИЯ №2.

Индикация цифровых сигналов

А. – надо выбирать малотоковый диод.

Б. – ток базы очень мал, искажения в сигнал не вносит.

В. – может показывать наличие 0 и 1 ( диоды разноцветные).

ЛЕКЦИЯ №3.

Двоичные элементы и их использование

И ИЛИ НЕ

- образуют булевский базис (логических элементов) – с их помощью можно построить любую цифровую схему.

Логическое выражение	Y=A&B
Условное обозначение
Схема
Таблица истинности	A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 0 0 1

ЛЕКЦИЯ №3.

Логическое выражение	Y=A+B
Условное обозначение
Схема
Таблица истинности	A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 1

Появление хотя бы на одном из входов 1, приведет к появлению 1 на выходе

ЛЕКЦИЯ №3.

Логическое выражение	____ Y=A&B
Условное обозначение
Схема
Таблица истинности	A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 1 1 0

Логическое выражение	____ Y=A+B
Условное обозначение
Схема
Таблица истинности	A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 1 0 0 0

ЛЕКЦИЯ №3.

Подача 1 приводит к открытию транзистора и появлению 0 на выходе

И-НЕ – элемент Шеффера ИЛИ-НЕ – элемент Пирса

П риведенные схемы являются базисными, т.е. на их основе можно проектировать и создавать другие более сложные схемы.

ЛЕКЦИЯ №3.

Логическое выражение	Y=A B
Условное обозначение
Схема	На И-НЕ
Таблица истинности	A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Y 0 1 1 0

М2

ЛЕКЦИЯ №3

Логическое выражение	____ Y=A B
Условное обозначение
Схема	На ИЛИ-НЕ
Таблица истинности	A 0 1 0 1 B 0 0 1 1 Y 1 0 0 1

М 2 – НЕ

Особенности использования схем М2: