(1) ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И РАДИОАВТОМАТИКИ Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов специальности 5В074600 – Космическая техника и технологии Алматы 2018 АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра телекоммуникационных сетей и систем Некоммерческое акционерное общество (2)СОСТАВИТЕЛИ: Г.Д

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И РАДИОАВТОМАТИКИ Методические указания к расчетно-графическим работам

для студентов специальности

5В074600 – Космическая техника и технологии

Алматы 2018

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра

телекоммуникационных сетей и систем

Некоммерческое акционерное общество

СОСТАВИТЕЛИ: Г.Д. Демидова. Основы радиоэлектроники и радиоавтоматики. Методические указания к расчетно-графическим работам для студентов специальности 5В074600 – Космическая техника и технологии.

- Алматы: АУЭС, 2018. – 21 с.

Рассмотрены основные разделы по дисциплине «Полупроводниковые материалы, детали приборы и цифровые устройства». Приведены схемы, вольт-амперные характеристики и описаны принципы действия и работы радиоэлектронных устройств и приборов.

Методические указания к расчетно-графическим работам предназначены по дисцилине «Основы радиоэлектроники и радиоавтоматики» для студентов специальности 5В074600 – Космическая техника и технологии.

Ил.5, табл.16, библиогр. - 14 назв.

Рецензент: канд.техн.наук, доцент кафедры РИБ Е.Г. Сатимова

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи» на 2017 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2018 г.

Сводный план 2017г. поз.141

Демидова Галина Дмитриевна

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И РАДИОАВТОМАТИКИ Методические указания к расчетно-графическим работам

для студентов специальности

5В074600 – Космическая техника и технологии

Редактор Н.М. Голева Специалист по стандартизации Н.К.Молдабекова

Подписано в печать___.___. 2018 Формат 60х84 1/16

Тираж 30 экз. Бумага типографская № 2 Объем 1,3 уч.-изд.л. Заказ № Цена 660 тенге.

Копировально-множительное бюро некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи»

050013, Алматы, ул.Байтурсынова,126

3

Содержание

Введение……….. 2

1 Задания к расчетно-графическим работам………... 3

1.1 Задания к расчетно-графической работе №1……… 4

1.2 Задания к расчетно-графической работе №2……… 7

1.3 Задания к расчетно-графической работе №3……… 9

Примеры решения задач расчетно-графических работ……….. 10

Список литературы……… 21

4

Введение

Методические указания содержат задания к расчетно-графическим работам и примеры решения задач на темы: «Проводимость полупроводников», «Полупроводниковые диоды», «Расчет транзисторного усилителя», «Синтез комбинационных логических схем».

По курсу читаются лекции, выполняются расчетно-графические.

Расчетно-графические работы являются одним из основных компонентов при изучении курса.

Целью дисциплины « Основы радиоэлектроники и радиоавтоматики»

является изучение элементной базы, принципов работы и расчёта электронных и микроэлектронных устройств.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать основные характеристики и параметры диодов и транзисторов, интегральных микросхем. Освоить принципы функционирования основных аналоговых устройств, комбинационных и последовательностных логических схем.

Выполнение РГР позволяет студентам применить теоретические знания при выборе элементной базы и выполнении расчетов электронных схем.

Дисциплина базируется на курсах физики, высшей математики, теории электрических цепей.

При выполнении РГР необходимо:

- выбрать свой вариант в соответствии с двумя последними цифрами номера зачетной книжки;

- номер варианта, группа, фамилия и инициалы студента должны быть указаны на титульном лист

- текст задания должен быть переписан без сокращений в пояснительную записку РГР;

- в пояснительной записке необходимо приводить не только расчетные формулы, соответствующие единицы измерения и конечные результаты, но и пояснения и необходимые промежуточные вычисления;

- все текстовые и графические материалы должны соответствовать стандарту, содержать титульный лист, задание, основную часть – решение задач, выводы по расчетам и литературу.

5

1 Задания к расчетно-графическим работам 1.1 Задания к РГР №1

Задача №1.

Полупроводниковая деталь, у которой р-n переход имеет концентрацию донорной примеси N_д атом/см³ и акцепторной примеси – N_а атом/см³ (таблица 1), собственная концентрация носителей в полупроводнике - n_i. Найти контактную разность потенциалов для р-n перехода при заданной температуре Т (таблица 2).

Таблица 1

Таблица 2

Задача №2.

Обратный ток диода при Т=250 К равен I0. (таблица 3). Определить сопротивление полупроводникового диода постоянному току и его дифференциальное сопротивление при прямом напряжении U_пр (таблица 4) [1].

Таблица 3

Последняя цифра номера зачетной книжки

Вар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

I0, мкА 2,5 1,8 1,5 1,8 2,5 2,5 3,5 3 3,5 1,5 Последняя цифра номера зачетной книжки

Вар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

N_д 4∙10¹⁶ 2∙10¹⁵ 2∙10¹⁶ 5∙10¹⁵ 7∙10¹⁵ 5∙10¹⁵ 7∙10¹⁵ 2∙10¹⁶ 4∙10¹⁶ 7∙10¹⁵ 4∙10¹⁶4∙10¹⁶ N_a 6∙10¹⁹ 5∙10¹⁷ 4∙10¹⁸ 3∙10¹⁹ 8∙10¹⁸ 6∙10¹⁸ 6∙10¹⁷ 8∙10¹⁷ 2∙10¹⁹ 8∙10¹⁷

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

Вар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Т,

оС 10 15 25 20 27 29 20 30 28 20

n_i 3∙10¹³ 3∙10¹⁴ 2∙10¹³ 4∙10¹⁴ 5∙10¹³ 6∙10¹³ 3∙10¹⁴ 4∙10¹⁴ 2∙10¹⁵ 6∙10¹⁵

6 Таблица 4

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

Вар 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

U_пр,мВ 180 150 180 200 250 150 200 100 150 140

Задача №3.

Полупроводниковый диод имеет прямой ток I_пр. при прямом напряжении U_пр. и температуре Т. Определить обратный ток I₀, дифференциальное сопротивление r_диф. при напряжении U = U1 и при U = 0 (таблица 5, 6).

Таблица 5

Последняя цифра номера зачетной книжки

Вар. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

I_пр,А 0,05 0,06 0,05 0,5 0,09 0,05 0,5 0,6 0.08 0.9 U_пр,В 0.2 0.3 0,4 0,2 0,2 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1 Таблица 6

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

Вар. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Т,^оС 30 25 40 35 32 40 35 40 30 32

U1,В 0,2 0,2 0,1 0,4 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0.4

Задача №4.

В схеме параметрического стабилизатора напряжения сопротивление нагрузки R_н.Данные стабилитрона:

U_ст - напряжение стабилизации,

I_{ст.макс.}- максимальный ток стабилизации,

I_стмин .- минимальный ток стабилизации (таблица 7).

Входное напряжение изменяется от U_вхмин. до U_вхмакс. (таблица 8).

Привести схему стабилизатора, вольт-амперную характеристику стабилитрона и линию нагрузки на ней. Найти балластное сопротивление R_б. Определить, будет ли обеспечена стабилизация во всем диапазоне изменения U_вх

.

. В справочнике найти похожий стабилитрон, привести схему, проанализировать ВАХ [2].

7 Таблица 7

Последняя цифра номера зачетной книжки

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Rн,кОм 0,6 1 1 0,8 1,5 1,5 2 2 3 2,5

U_ст,В 8 5 6 6,5 7 8 6,8 9 10 5

I_стмин,мА 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,5 0,5 0,6 0,8 0.5

Iстмакс,мА 2,5 1,5 3 3,2 3,1 2,5 3 2,8 2,9 3.2

Таблица 8

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

U_вх.мин,В 9 7 8 10 10 10 10 12 12 8

Uвх.мах,В 20 17 18 20 22 22 20 24 23 15

Задача №5.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона α_н, %/ ^оС, напряжение стабилизации при 20⁰С – U_ст,В (таблица 9).

Определить, каким будет его напряжение стабилизации при указанной температуре Т,⁰С (таблица 10).

Таблица 9

Последняя цифра номера зачетной книжки

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

α_н,%/^оС 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,02 0,03 0,01

U_ст,В 8 10 9 7 5,4 6,5 8 10 14 7,5

Таблица 10

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Т,⁰С 30 40 50 60 70 50 50 70 30 45

8 1.2 Задания к РГР №2

Задача №1.

Транзистор VT включен в усилительный каскад по схеме с ОЭ (рисунок 1) со смещением током базы покоя. Для подачи смещения в цепь базы используется резистор R_б. Каскад питается от одного источника с напряжением минус Е_к. Заданы: постоянная составляющая тока базы Iб0; амплитуда переменной составляющей тока базы Imб; сопротивление резистора нагрузки Rк; максимально допустимая мощность, рассеиваемая коллектором;

Р_Кmax (таблица 11). Диапазон частот усиливаемых колебаний fн  fв (таблица 12) [3].

Рисунок 1

Произвести графоаналитический расчет усилителя.

Для этого требуется:

а) построить линию Р_Кmax;

б) по выходным характеристикам найти:

- постоянную составляющую тока коллектора Iк0;

- постоянную составляющую напряжения коллектор-эмиттер Uкэ0; - амплитуду переменной составляющей тока коллектора Imк;

- выходную мощность Рвых;

- амплитуду выходного напряжения UmR = Umкэ; - коэффициент усиления по току К_I;

- полную потребляемую мощность в коллекторной цепи Р₀;

Проверить, не превышает ли мощность Р_к0, выделяемая на коллекторе в режиме покоя, максимально допустимую мощность РКmax;

в) с помощью входных характеристик определить:

- напряжение смещения U_бэ0;

- амплитуду входного сигнала U_mбэ; - входную мощность Р_вх;

9

- коэффициент усиления по напряжению КU и по мощности К_P, - входное сопротивление каскада Rвх;

- сопротивление резистора Rб;

- емкость разделительного конденсатора СР;

г) для рабочей точки усилителя найти параметры h_21э, h_22э,

R_вых = 1/ h_22э, h_11э, и аналитически рассчитать величины К_I, К_U, К_Р, R_вх [4,5].

Таблица 11

Таблица 12

Последняя цифра номера зачетной книжки

№ вар. 1 2 3 4 5

VT КТ317А КТ313А КТ361Б КТ120А ГТ402Д

Е_к, В 4 7 25 1 6

I_б0, мА 0,006 0,5 0,2 0,4 6

I_mб, мА 0,002 0,2 0,1 0,2 2

Rк, кОм 10 0,1 0,5 0,05 0,02

Pkmax, Вт 0.01 0.3 0,9 0,012 2,5

Последняя цифра номера зачетной книжки

№ вар. 6 7 8 9 0

VT КТ501А КТ601А КТ803А ГТ703А КТ902А

Е_к, В 30 60 50 15 30

I_б0, мА 0,05 0,15 80 400 24

Imб, мА 0,075 0,075 20 100 8

R_к, кОм 2,5 1,5 0,0125 0,002 0,012

Pkmax, Вт 0,42 3,5 150 100 60

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

№ вар. 1 2 3 4 5

fн, Гц 150 100 90 105 120

fв, кГц 8 7 6 5 10

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

№ вар. 6 7 8 9 0

fн, Гц 90 150 130 150 130

f_в, кГц 10 8 7 9 7

10 1.3 Задания к РГР №3

Задача №1.

Произвести синтез комбинационной логической схемы:

а) по заданной таблице истинности (таблица 13, 14) написать логическое выражение в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ);

б) произвести минимизацию логического выражения, используя карты Карно;

в) привести выражение к базису И-НЕ;

г) составить схему на логических элементах И-НЕ;

Таблица 13

Общие данные для всех вариантов

Варианты (по последней цифре номера зачетной книжки)

На-

бор Входные

сигналы

Выходные сигналы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

X₁ X₂ X₃ X₄ Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ Y₅ Y₆ Y₇ Y₈ Y₉ Y₀

0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1

1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1

2 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0

3 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1

4 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0

5 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0

6 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0

7 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0

Таблица 14

Общие данные для всех вариантов

Варианты (по предпоследней цифре номера зачетной книжки)

на-

бор Входные сигналы

Выходные сигналы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

X₁ X₂ X₃ X₄ Y₁ Y₂ Y₃ Y₄ Y₅ Y₆ Y₇ Y₈ Y₉ Y₀

8 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1

9 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1

10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1

11 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1

12 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0

13 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0

14 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1

15 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0

11 Задача №2.

Перевести номер зачетной книжки из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы. Произвести обратное преобразование.

2 Примеры решения задач расчетно-графических работ 2.1 Контактная разность потенциалов p-n перехода

Найти контактную разность потенциалов _к для p-n перехода при температуре Т = 300 K, если концентрация донорной примеси составляет N_д = 2,510¹⁵ атом/см³, акцепторной примеси – Na = 210¹⁷ атом/см³, собственная концентрация носителей в полупроводнике – n_i = 310¹⁴.

Решение задачи.

- заряд электрона q = 1,610 ^-19Кл;

- постоянная Больцмана k =1,3810^-23 Дж/К:

;

2.2 Характеристические сопротивления диода

Определить сопротивление полупроводникового диода постоянному току R₀ и его дифференциальное сопротивление при прямом напряжении Uпр= 0,2В.

Обратный ток диода при Т=300 К равен I₀ = 2 мкА.

Решение задачи.

Найдем ток диода при прямом напряжении U=0,2 B по формуле:

. Сопротивление диода постоянному току:

Ом.

Определим дифференциальное сопротивление r_диф:

12

См; Ом.

Так как I>>I0 , то можно использовать:

,

Следовательно:

Ом.

2.3 Параметры выпрямительного диода

Полупроводниковый диод имеет прямой ток I_пр=0,5 А при прямом напряжении U_пр= 0,2 В и температуре T =313 K.

Определить обратный ток I₀, дифференциальное сопротивление r_диф. при напряжении U1 = 0,1B и при U = 0.

Решение задачи.

а) ; мВ.

Из формулы вольт-амперной характеристики получаем:

;

б) для определения r_диф при 0,1 В сигнала найдем ток I через переход:

мА;

Ом;

в) дифференциальное сопротивление r_диф при U=0 сигнала

13

кОм.

2.4 Параметрический стабилизатор напряжения

В схеме параметрического стабилизатора напряжения сопротивление нагрузки R_н=1 кОм. Данные стабилитрона: напряжение стабилизации U_ст=6В;

максимальный ток стабилизации I_{ст макс}.= 3 мА; минимальный ток стабилизации I_стмин= 0,6 мА.

Входное напряжение изменяется от U_вх.мин^.=8 В до U_вх.макс.=18 В.

Привести схему стабилизатора, вольт-амперную характеристику стабилитрона и линию нагрузки на ней. Найти балластное сопротивление R_б. Определить, будет ли обеспечена стабилизация во всем диапазоне изменения U_вх..

Решение задачи:

R = ( Uвхср – Uст ) / ( I_стср  I_н ).

где U_{вх ср}=0,5∙(U_{вх мин}+ U_вхмакс)=0,5∙(8+18)=13 В.

Средний ток через стабилитрон:

I_{ст ср}= 0,5 (I_{ст мин}+ I_стмах) = 0,5 (0,6 + 3) = 1,8 мА.

Ток через нагрузку мА.

Балластное сопротивление Ом.

Стабилизация будет обеспечена для изменения U_вх в пределах от

U_вх мин=U_ст+(I_стмин+I_н)R_б=9,2 В до U_{вх мах}=U_ст+(I_стмах+I_н

)

R_б=14В Таким образом, стабилизация получается во всем диапазоне изменения напряжения источника питания.

14

2.5 Влияние температуры на напряжение стабилизации стабилитрона

Температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона

н = 0,01 / ⁰С, напряжение стабилизации при 20⁰ С – U_ст = 8 В.

Определить каким будет напряжение стабилизации при температуре: Т₀

= 60 ⁰С.

Решение задачи.

;

 U= U_ст1 - U_ст притемпературе T0;

 T = 60 - 20=40⁰ С;

В.

При Т = 60 ⁰С U_ст1= 8 + 0,032 = 8,032 В.

2.6 Графо-аналитический расчет усилителя

Транзистор VT включен в усилительный каскад по схеме с ОЭ (рисунок 1). Каскад питается от одного источника с напряжением Е_к = -10 В. Для подачи смещения в цепь базы используется резистор R_б. Имеет место смещение током базы покоя.

Постоянная составляющая тока базы I_б0= 0,3 мА, амплитуда переменной составляющей тока базы Imб =0,2 мА, сопротивление нагрузки Rк = 0,5 кОм, а максимально допустимая мощность, рассеиваемая коллектором, РКmax =150 мВт. Диапазон частот усиливаемых колебаний f_н=80 Гц , f_в=5 кГц.

Требуется:

а) выполнить графоаналитический расчет усилителя;

б) проверить, не превышает ли мощность Р_КO, выделяемая на коллекторе в режиме покоя, максимально допустимую мощность Р_Кmax;

в) для рабочей точки усилителя найти параметры h21э, h22э, Rвых = 1/ h22э, h_11э, и аналитически рассчитать величины КI, КU, КP, R_вх.

Решение.

Характеристики транзистора берутся из справочника, например, для заданного показаны на рисунках 2 и 3:

15

Рисунок 2

а) на семействе выходных характеристик (рисунок 2) строим линию максимально допустимой мощности, используя уравнение:

IKmax = РКmax / U_кэ IKmax = 15010^-3 / UКЭ .

Подставим значения UКЭ, равные, например, -7,5; -10; -15; -20 В, получаем значения I_Kmax, равные 20; 15; 10; 7,5 мА соответственно (таблица 15).

Таблица 15

Построим по этим точкам линию Р_Кmax на рисунке 3;

б) используя уравнение линии нагрузки I_к=(Е—U_кэ)/R_к, на семействе выходных характеристик строим линию нагрузки

- при I_к= 0, U_кэ = Е = - 10 В первая точка линии нагрузки:

- при U_кэ= 0, I_к = Е/ R_к =10/500 = 20 мА - вторая точка. Соединяем их.

Точка пересечения линии нагрузки с характеристикой, соответствующей постоянной составляющей тока базы Iб0=300 мкА, определит рабочую точку. Ей будут соответствовать:

UКЭ (В) -7,5 -10 -15 -20

IKmax (мА) 20 15 10 7,5

16 Iко = 6 мА, U_кэ0 = -7 В.

Рисунок 3

Амплитуду переменной составляющей тока коллектора определим как среднее значение:

I_{mк =} (IКmax - I_кmin) /2;

I_mк = (910^-3 -210^-3) / 2 = 3,5 мА.

Амплитуда переменного напряжения на нагрузке:

U_mR = U_mкэ = I_mк R_к; U_mR = U_mкэ = 3,510^-3  0,510³ = 1,75 В.

Коэффициент усиления по току:

КI = I_mк / I_mб; КI = 3,510^-3 / 0,210^-3 = 17,5.

17 Выходная мощность:

Р_вых= 0,5 I_mк U_mR ;

Р_вых= 0,53,510^-3 1,75 = 310^-3 = 3 мВт.

Полная потребляемая мощность в коллекторной цепи:

Р₀ = Е_кI_к0; Р₀ = 10610^-3 = 60 мВт.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе постоянной составляющей коллекторного тока:

Р_К0 = IК0UКЭ0; Р_К0 = 610^-37 = 42 мВт; РКmax= 150 мВт, Р_К0  Р_Кmax - следовательно, режим работы усилителя является допустимым;

в) далее расчет ведем по семейству входных характеристик (рисунок 4.1). У транзисторов входные характеристики расположены близко друг от друга, поэтому в качестве рабочей входной характеристики можно принять одну из статических входных характеристик, соответствующую активному режиму, например, характеристику, снятую при UКЭ = - 5 В. Из графика находим, что U_бэ0 = 0,25 В.

Амплитуда входного напряжения:

U mбэ = (Uбэmax – Uбэmin) / 2;

U_mбэ = (27710^-3 - 18710^-3) /2 = 45 мВ.

Модуль коэффициента усиления по напряжению:

К_U = U_mкэ / U_mбэ, К_U = 1,75 / 4510^-3 = 39.

Коэффициент усиления по мощности:

К_Р =  К_I K_U ; K_P = 3917.5  690.

Входная мощность:

P_вх = 0,5I_mбU_mб; Р_вх = 0,50,210^-3 4510^-3 = 4,5 мкВт.

Входное сопротивление:

18

R_вх = U_mбэ / I_mб; R_вх = 4510^-3 / 0,210^-3 = 225 Ом.

Сопротивление резистора:

; R_б= (10-0,25) /0,310^-3 =32,5 кОм.

Емкость разделительного конденсатора С_р определяется из условия:

;

где _н – низшая рабочая частота;

С_Р = 10/(2fнRвх ); С_Р =10 / (6,2880225) = 90 мкФ;

г) рассчитаем h-параметры в рабочей точке при U_КЭ = - 7 В и I_к0 = 6 мА

h_21э =  = ; - по точкам В и Г на рисунке 3 определим:

h_21э = = 18,5.

- по точкам D и E определим:

h_22э = ; h_22э = = 117 мкСм;

R_вых= ; Rвых = = 8,5 кОм,

параметр h_11э = ;

- по точкам М и N на рисунке 3 определим:

19

h_11э = = 210 Ом.

Крутизна характеристики транзистора:

S = h _21э = = = 88 мА/В.

С помощью найденных параметров определим искомые значения по приближенным формулам. Коэффициент усиления по току К_I  h_21э = 18.5;

точнее:

К_I = = = 17.5,

что сходится с результатом графо-аналитического расчета.

Входное сопротивление R_вх  h_11э 210 Ом.

Коэффициент усиления по напряжению:

К_U   = - 44; точнее, К_U = = - 41.5.

Коэффициент усиления по мощности:

K_P = K_I K_U = 17,5  41,5 = 725.

2.7 Синтез комбинационной логической схемы Для решения данной задачи необходимо:

а) по заданной таблице 16 истинности написать логическое выражение в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ);

б) произвести минимизацию логического выражения, используя карты Карно;

в) привести выражение к базису И-НЕ;

г) составить электрическую схему на логических элементах И-НЕ.

Произведем синтез варианта схемы, заданной таблицей истинности 16.

20 Таблица 16

X1 X2 X3 Y14

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

По заданной таблице истинности логическое выражение в ДНФ имеет вид:

. Минимизацию осуществим с помощью карт Карно (рисунок 4).

Рисунок 4

Заполним единицами клетки, соответствующие минтермам.

Определим контура с соседними клетками, затем осуществим склеивание соседних клеток. Считаем минимизированную функцию. Она имеет вид:

Y14 = X2 X3 + + .

Как видно из формулы, каждый минтерм состоит теперь из двух сомножителей [12,13].

Преобразуем по теореме де Моргана к базису И-НЕ:

21

Принципиальная схема, построенная по указанной формуле выше, представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 2.8 Системы счисления

Системой счисления называют систему приемов и правил, которые позволяют устанавливать взаимно однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде совокупности конечного числа символов.

Системы счисления делятся на непозиционные и позиционные. В непозиционной системе значение каждого символа постоянно, где бы символ ни находился в числе (например, римская система). В позиционной системе значение каждого символа зависит от места в числе, где записан этот символ (например, арабская система). Для мира цифровой техники наибольший интерес представляет двоичная система. Цифровые устройства используют элементы, которые имеют только два устойчивых состояния.

22

Список литературы Основная

1 Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Полупроводниковые приборы:

Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2010. – 79 с.

2 Нефедов А.В. Транзисторы для бытовой, промышленной и спе- циальной аппаратуры: Справочное пособие. – М.: Солон-Пресс, 2006. – 600 с.

3 Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов – СПб.: Лань, 2003.

4 Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. Под ред. О.П.Глудкина. – М.: Горячая линия. Телеком, 2005. – 768 с.

5 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. – 488с.

6 Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и микропроцессорная техника:

Учеб.для вузов – М.: Высш. шк., 2006. – 800 с.

7 Артюхин В.В., Достиярова А.М., Куликов А.А. Компоненты электроники в радиотехнических устройствах: Учебное пособие. - Алматы:

АУЭС, 2012. – 250 с.

8 Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. 3-е изд. – БИНОМ.

Лаб.знаний, 2004. – 448 с.

9 Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. – СПб.:

КОРОНА принт, Бином Пресс, 2006. – 416 с.

Дополнительная

10 Головатенко-Абрамова М.П., Лапидес А.М. Задачи по электронике.

– М.: Энергоатомиздат, 1992. – 112 с.

11 Расчет электронных схем: Учебное пособие для вузов.

/Г.И.Изъюрова и др. – М.: Высшая школа, 1987.-335 с.

12 Перельман Б.Л. Полупроводниковые приборы: Справочник. – М.:

«СОЛОН», «МИКРОТЕХ», 1996. – 176 с.

13 Пейтон А.Дж, Волш.В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М.: Бином, 1994. – 352 с.

14 Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие /Под ред. С.В.Якубовского. – М.: Радио и связь. 1985. – 432 с.

15 Коньшин С.В., Кондратович А.П.: Учебно-методические и учебные работы. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию учебно-методических и учебных работ. – Алматы, АУЭС, 2014.