Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Кафедра электрооборудования и автоматикиСодержание книги Поиск на нашем сайте МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Российский государственный аграрный заочный университет
Факультет энергетики и охраны водных ресурсов Кафедра электрооборудования и автоматики
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
студентам 3*, 4 курсов направления подготовки бакалавров Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии
Балашиха 2017
Составитель: доцент Р.И. Штанько
УДК 621.38(075)
Электронные устройства и микропроцессорная техника: методические указания по изучению дисциплины/ Рос. гос. аграр. заоч. ун - т; Сост. Р.И. Штанько. М., 2017.
Предназначены для студентов 3*, 4 курса
Утверждены методической комиссией факультета Э и ОВР (протокол № 7 от 14.02. 2017 г.)
Рецензенты: к.т.н., доцент Переверзев А.А., к.т.н., доцент Струков А.Н. (ФГБОУ ВО РГАЗУ)
Раздел 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Электронные устройства и микропроцессорная техника» относится к вариативной части профессионального цикла, является дисциплиной по выбору. Методические указания по данной дисциплине составлены в соответствии Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 35.03.06.Агроинженерия, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «20» октября 2015г., № 1172, с рабочей учебной программой по дисциплине и рабочими учебными планами, утвержденными ученым советом ФГБОУ ВО РГАЗУ 16.09.2017 г.
Цели и задачи курса
Цель дисциплины - изучение элементной базы электронных устройств аналоговых и цифровых сигналов, включая средства вычислительной и микропроцессорной техники, а также обобщенное изучение источников питания. Задачи дисциплины - изучение основных закономерностей, правил и способов комплектования, использования по назначению электронных устройств и микропроцессорной техники в условиях сельского хозяйства, а также методов решения практических задач по обеспечению рационального использования электронных и микропроцессорных систем. Выпускник, освоивший дисциплину должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями: - способности решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена (ОПК-4); - готовности к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ОПК-9). Выпускник, освоивший дисциплину должен обладать следующими профессиональными компетенциями, соответствующими видам профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата: проектная деятельность: - готовности к участию в проектировании технических средств и технологических процессов производства, систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственных объектов (ПК-5); производственно-технологическая деятельность: - готовности к профессиональной эксплуатации машин и технологического оборудования и электроустановок (ПК-8). В результате изучения курса студент должен знать: - устройство, принцип действия, параметры и характеристики полупроводниковых приборов и интегральных микросхем; - принцип построения, принцип действия и методы проектирования электронных устройств, построенных на базе полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, микропроцессоров и устройств связи; - параметры и характеристики электронных устройств; - принцип расчета основных электронных схем и устройств; - принцип построения, действия и использования технических средств связи в профессиональной деятельности; уметь: - понимать электронные схемы, определять по условным обозначениям и справочникам параметры электронных элементов, уметь строить и рассчитывать устройства, выполненные на этих элементах; - квалифицированно решать инженерные задачи по обслуживанию электронной аппаратуры сельскохозяйственного производства; - грамотно производить выбор стандартной электронной аппаратуры в зависимости от конкретных требований.
1.2. Распределение учебного времени на изучение дисциплины по модулям и темам дисциплины
* В знаменателе указано учебное время для студентов с сокращенным сроком обучения Библиографический список Основной 1. Щука А.А. Электроника: учеб. для вузов/ А.А. Щука. – 2-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 739с. 2. Шогенов А.Х. Электроника: учеб. Пособие для вузов/ А.Х. Шогенов, Д.С. Стребков. – М.: радиоСофт, 2011. – 487с. 3. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: учеб. для вузов / Ю.С. Забродин. – М.: Альянс, 2008. – 496с. 4. Новожилов О.П. Электротехника и электроника: учеб. для бакалавров / О.П. Новожилов. – М.: Юрайт, 2012. – 653с.
Дополнительный 5. Электротехника и электроника: учеб. пособие для вузов / под ред. В.В. Кононенко. – 2-е изд. Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 747 с. 6. Ефимов И.П. Источники питания РЭА: учеб. пособие [Электронный ресурс]/ И.П. Ефимов. – Ульяновск: ФГБОУ ВПО УлГТУ, 2002. – 136с.// ФГБОУ ВО РГАЗУ. – Режим доступа: http://ebs.rgazu.ru/?q=node/2640. 7. Величко Д.В., Рубанов В.Г. Полупроводниковые приборы и устройства: учеб. пособие [Электронный ресурс]/ Д.В. Величко, В.Г. Рубанов. – Белгород: ФГБОУ ВПО Белгородский государственный университет им. В.Г.Шухова, 2006. – 184с.// ФГБОУ ВО РГАЗУ. – Режим доступа: http://ebs.rgazu.ru/?q=node/3515. Раздел 2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНЫХ МОДУЛЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ Раздел 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ Задание для выполнения контрольной работы 1. Для усилительного транзисторного каскада, электрическая принципиальная схема которого показана на рис.1, необходимо: 1.1. Выбрать транзистор, определить напряжение источника питания UП, рассчитать сопротивления резисторов RК, RБ1, RБ2 выбрать их номиналы. 1.2. Определить h - параметры h11Э, h12Э, h21Э, h22Э в рабочей точке транзисторного каскада, его входное и выходное сопротивления RВХи RВЫХ. 1.3. Найти амплитуды напряжения и тока базы UБM, IБМ коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности KI, KU, KP и амплитуду напряжения источника сигнала UGM. 1.4. Рассчитать емкости конденсаторов СР1, СР2, СЭ и выбрать их номиналы. 2. Для заданной схемы на операционном усилителе, необходимо: 2.1. Рассчитать сопротивления резисторов и емкости конденсаторов и выбрать их номиналы. 2.2. Выбрать тип операционного усилителя (ОУ). 2.3. Определить максимальные амплитуды источников сигнала. Исходные данные для всех пунктов задания выбираются по трем последним цифрам шифра студента потабл. 1-4. По последней цифре: Таблица 1
По предпоследней цифре: Таблица 2
По оставшейся цифре: Таблица 3 Оставшаяся цифра | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К пункту 1 | Нижняя граничная частота FН, Гц | 25 | 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К пункту 2 | Коэф. усиления по напряжению для источн. сигн. КU1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 55 | 45 | 35 | 25 | 15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Прочие данные:
Таблица 4
| Допустимые частотные искажения на граничной частоте МН | 1,41 | |
| К пункту 2 задания | Динамический диапазон выходного напряжения D, Дб | 26 |
| Максимальная температура окружающей среды Тm, оС | 40 | |
К пункту 1.1
Вычертить принципиальную электрическую схему транзисторного усилительного каскада (рис.1).
+
RБ1 Rк UГ
СР2
-
СР1 VT1
RG
RБ2 СЭ1 RЭ RН
UG
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная усилительного каскада с общим эмиттером
Рассчитать сопротивление резистора коллекторной цепи транзистора:
RK = (1 + KR) × RH,
где KR - коэффициент соотношения сопротивлений RK и RH,
KR = 1,2 ¸ 1,5 при RH £ 1 кОм;
KR = 1,5 ¸ 5 при RH > 1 кОм.
Номинал резистора RK выбирается по Приложению 2.
Определить эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:
.
Найти амплитуду коллекторного тока транзистора:
.
Определить ток покоя (ток в рабочей точке) транзистора:

где k3 – коэффициент запаса. K3 = 0,7 ¸ 0,95, k3 = 0,7- максимальные нелинейные искажения, k3 = 0,95 – максимальный КПД.
Рассчитать минимальное напряжение коллектор-эмиттер в рабочей точке транзистора: UКЭП_MIN = UНМ + U0,
где U0 - напряжение коллектор-эмиттер, соответствующее началупрямолинейного участка выходных характеристик транзистора, В; U0 = 1В - для транзисторов малой мощности (РК £150 мВт); U0 = 2 В - для транзисторов большой и средней мощности (РК > 150 мВт).
Если UКЭП_MIN меньше типового значения UКЭП = 5 В, то следует выбрать UКЭП = 5 В, в противном случае UКЭП = UКЭ_MIN.
Рассчитать напряжение источника питания:

значение расчетного напряжения UП округлить до ближайшего целого числа.
Определить и выбрать номинал сопротивления резистора эмиттерной цепи транзистора:
.
Выбрать транзистор из приложения 1 по параметрам:
а) максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер
UКЭ_ДОП ³ UП;
б) максимальный допустимый средний ток коллектора
IК_ДОП > IКП;
в) максимальная мощность рассеивания на коллекторе РК_МАХ при наибольшей температуре окружающей среды ТМ РК_МАХ > IКП UКП,
РК_МАХ находится по формуле:
,
где РК_ДОП - максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе при температуре окружающей среды Т0, Вт; ТП_МАХ - максимальная температура перехода, оС; Т0 – температура окружающей среды, при которой нормируется РК_ДОП, 25 оС; РК_ДОП, ТП_МАХ - справочные величины.
Вычертить входные и выходные характеристики выбранного транзистора. На выходных характеристиках транзистора построить нагрузочную прямую постоянного тока по точками А, В с координатами (рис. 3);
точка А UKЭ = 0,
,
точка В UKЭ = UП, IК = 0.
На пересечении нагрузочной прямой и прямой IК = IКП нанести рабочую точку С. Уточнить напряжение UKЭв рабочей точке (UKЭП = UKЭ в точке С).
Определить ток базы IБП транзистора в точке С(рабочей точке).
На входную характеристику (рис. 2) нанести рабочую точку Сна пересечении входной характеристики (при UKЭП)и прямой IБ = IБП. ОпределитьUБЭП.
IБ, мА
UКЭ = 5В
IБm
Uбэп UБЭ, В
UБm
Рис. 2. Входная характеристика биполярного транзистора (КТ315Г)
![]() |
Рис. 3. Выходные характеристики биполярного транзистора (КТ315Г)
Выбрать ток, протекающий через базовый делитель:
IД = (5 ¸ 10) IБП.
Рассчитать сопротивления и выбрать номиналы резисторов базового делителя RБ1, RБ2:
; 
Найти эквивалентное сопротивление базового делителя:
.
К пункту 1.2
Определить по входным характеристикам транзистора входное сопротивление транзистора h11Э (при UKЭ = const) в рабочей точке; задать приращение DUБЭ около рабочей точки С,найти соответствующее ему приращение базового тока DIБ. Вычислить h11Э:
, Ом.
Определить по входным характеристикам транзистора коэффициент обратной связи по напряжению h12Э(при IБ = const). Для этого, используя справочник по полупроводниковым приборам, нанести на входную характеристику выбранного транзистора кривую со значением UKЭотличным от имеющегося в данном методическом указании. По двум точкам, выбранным на данных кривых произвольным образом, найти приращение DUКЭ и соответствующее ему приращение DUБЭ:
.
По выходным характеристикам транзистора определить коэффициент передачи тока базы h21Э (при UKЭ = const). Найти приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение базового тока при пересечении прямой UKЭ = UKЭП соседних от рабочей точки С выходных характеристик (точки Д, Ерис. 3):
.
По выходным характеристикам транзистора определить выходную проводимость h22Э (при IБ = const). Для этого на одной из выходных кривых, выбранной произвольно, нанести две точки (в пределах рабочей области транзистора). Найти приращение коллекторного тока и соответствующее ему приращение коллекторного напряжения. Определить выходную проводимость:
, См.
Определить входное сопротивление каскада:
.
Найти выходное сопротивление каскада:
RВЫХ» RК.
К пункту 1.3
Построить на выходных характеристиках транзистора нагрузочную прямую по переменному току, которая проходит через рабочую точку С и имеет наклон (рис. 3):
.
Нанести на выходные характеристики транзистора амплитуду коллекторного тока IКМ и напряжения UНМ(рис. 3), определить амплитуду базового тока IБМ = DIБ / 2. На входных характеристиках (рис. 2) показать амплитуды базового тока и входного напряжения транзистора UВХМ = DUБЭ / 2.
Определить коэффициенты усиления каскада по току, напряжению и мощности КI, КU, КР:
;
;
КР = КI КU.
Рассчитать амплитуду напряжения источника сигнала:
.
К пункту 1.4
Частотные искажения в области нижних частот вносятся разделительными конденсаторами СР1, СР2 и блокировочным конденсатором СБ1. Рекомендуется частотные искажения в области нижних частот равномерно распределить между конденсаторами СР1, СР2, СБ1.
.
Рассчитать емкость конденсатора:
,
выбрать номинал емкости конденсатора СР1 из приложения 2 (при емкости менее 10 мкФ) или приложения 3 (при емкости 10 мкФи более).
Определить емкость конденсатора СР2 и выбрать ее номинал:
.
Рассчитать емкость блокировочного конденсатора СБ1 и выбрать номинал:
.
К пункту 2.1
Вычертить заданную принципиальную электрическую схему.
Расчет значений величин элементов схемы производить в порядке, приведенном в табл. 5 для усилителей переменного и постоянного тока (рис. 4а, 4б, 4г, 4д) или в табл. 6 для сумматора (рис. 4в). После расчета каждого значения величины следует выбирать номинал по приложениям 2,3. Номиналы сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов (до 10 мкФ) выбирают из приложения 2. Если емкость конденсатора выше 10 мкФ применять электролитические конденсаторы, номиналы которых указаны в приложении 3.
Сопротивления резисторов на входе ОУ выбираются в 5-10 раз выше сопротивления источника сигнала, чтобы избежать значительного шунтирования источника.
Для компенсации смещения нулевого напряжения на выходе ОУ, вызванного входными токами ОУ, общие сопротивления резисторов, подключенных к различным дифференциальным входам, равны (R2 = R1; рис. 4а; 4б; 4г; 4д;
; рис. 4в).
К пункту 2.2
Выбирать ОУ по приложению 4 следует исходя из коэффициента усиления по напряжению КU >> КU1 + КU2 (для схем рис. 4а, б, г, д; КU2 = 0) и сопротивления источника сигнала:
RG £ 10 кОм 140 УД7, 140 УД6
RG £ 10 кОм 140 УД6, 140 УД14
RG £ 10 кОм 140 УД14, 140 УД8, КР544 УД1
RG £ 10 кОм 140 УД8, КР544 УД1.
Необходимо проверить выбранный ОУ.
Операционный усилитель должен обеспечить требуемый динамический диапазон выходных напряжений
,
где D -динамический диапазон, дБ; UВЫХМАХ - максимальное выходное напряжение, В; UВЫХМIN - минимальное выходное напряжение, В.
Минимальное выходное напряжение ОУ ограничено напряжением смещения нуля, вызванное разностью входных токов внутреннего смешения ОУ и их тепловыми дрейфами.
Порядок проверки ОУ по напряжению смещения нуляприведен в таблице 7.
В формулах таблицы7 использованы обозначения:
DiВХ - разность входных токов ОУ, А;
- тепловой дрейф разности входных токов, А/°С; ТМ - наибольшая температура окружающей среды,оС; ТО - температура, при которой измеряются параметры ОУ; UВЫХМАХОУ - максимальное выходное напряжение ОУ при номинальном питании, В; D -динамический диапазон выходного напряжения, дБ; UСМВ - внутреннее смещение на входе ОУ, В;
- тепловой дрейф внутреннего смещения на входе ОУ, В/°С.
Если UСМ_ДОП ³ UСМS ,то ОУ выбран правильно. В противном случае, необходимо выбрать другой ОУ из приложения 4 и выполнить вновь пункт 2.2 задания. Напряжение питания схемы типовое для ОУ.
К пункту 2.3
Максимальная амплитуда входного сигнала для усилителей постоянного и переменного токов (рис. 4а; 4б; 4г; 4д):
.
В суммирующем усилителе (рис. 4в) предполагается одинаковое влияние входных напряжений на выходное:
;
.
Таблица 5
| № | Расчетные величины | Инвертирующ. усилитель постоянного тока (рис.4а) | Неинвертир. усилитель постоянного тока (рис.4б) | Инвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4г) | Неинвертирующий усилитель переменного тока (рис. 4д) |
| 1 | Сопротивление резистора R1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 |
| 2 | Сопротивление резистора R2 | R2 = R1 | R2 = R1 | R2 = R1 | R2 = R1 |
| 3 | Сопротивление резистора цепи обратной cвязи R3 | R3 = KU1 R1 | R3 = (KU1 - 1) R1 | R3 = KU1 R1 | R3 = (KU1 - 1) R1 |
| 4 | Емкость разделительного конденсатора С1 | - | - |
|
|
Таблица 6
| № | Расчетная величина | KU1 RG1 ³ KU2 RG2 | KU1 RG1 < KU2 RG2 |
| 1 | Сопротивление резистора R1 | R1 = (5 ¸ 10) RG1 | R1 = (5 ¸ 10)RG2 KU2 / KU1 |
| 2 3 4 | Сопротивление резистора R2 Сопротивление резистора R3 Сопротивление резистора цепи обратной связи R4 |
R4 = KU1 R1 | |
Принципиальные электрические схемы устройств на операционных усилителях

Рис. 4. а – инвертирующий усилитель постоянного тока;
б – неинвертирующий усилитель постоянного тока;

Рис. 4. в – суммирующий усилитель постоянного тока;
г – инвертирующий усилитель переменного тока;

Рис. 4. д – неинвертирующий усилитель переменного тока;
Таблица 7
|
№ |
Расчетная величина |
Схема | ||||
| Рис. 4а | Рис. 4б | Рис. 4в | Рис. 4г | Рис. 4д | ||
| 1 | Сопрот. по пост. току подключен. между вход. ОУ и нулевой точкой RВХ. 0 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R3 | RВХ.0 = R2 | RВХ.0 = R2 |
| 2 | Допустимое напряжение смещения приведенное ко входу ОУ UСМ. ДОП |
| ||||
| 3 | Напряж. смещен. ОУ вызван. разностью входных токов и ее теплов. дрейфом UСМ. I | |||||
| 4 | Напряж. смещен. вызван. внутрен. смещен. ОУ и его тепловым дрейфом UСМ. U | |||||
| 5 | Суммарное напряжение смещения приложен. между входами ОУ UСМ. S | |||||
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
КТ315Б
КТ315Г
КТ375А
КТ375Б
КТ3102А
КТ3102Б
Приложение 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел 1. Общие методические указания по изучению дисциплины 3
1.1. Цели и задачи курса 3
1.2. Распределение учебного времени на изучение дисциплины 4
1.3. Библиографический список 5
Раздел 2. Содержание учебных модулей дисциплины и
методические указания по их изучению 5
Раздел 3. Задания для контрольной работы и методические
указания по ее выполнению 8
3.1. Методические указания по выполнению контрольной работы 8
3.2. Задание для контрольной работы 9
3.3. Методические указания по выполнению заданий 11
Приложения 24
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
Российский государственный аграрный заочный университет
Факультет энергетики и охраны водных ресурсов
Кафедра электрооборудования и автоматики
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА И
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И ЗАДАНИЯ
ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
студентам 3*, 4 курсов направления подготовки бакалавров
Агроинженерия
|
| Поделиться: |
Познавательные статьи:
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 116; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.217.128 (0.011 с.)