Высшее образование. Омск. Куда пойти учиться?

Дисциплина «Электроника и микропроцессорная техника» является курсом в системе основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста "приборостроение". Современный этап развития электроники связан с широким применением аналоговых и цифровых устройств, а также использованием интегральных цепей, в аппаратуре неразрушающего контроля производственных технологических процессов, связи, а также на стыке с вычислительной техникой.

Курс содержит параметры и характеристики электронных устройств; принципы построения и функционирования усилительных звеньев, использования обратных связей; базовые схемные конфигурации аналоговых интегральных схем; операционных усилителей как функционально законченных узлов; изучение процессов, протекающих в типовых узлах импульсных и цифровых устройств; изучение логических основ построения цифровых устройств; изучение цифровых микросхем малой степени интеграции.

Студент по окончании изучения дисциплины
должен иметь представление:

• об областях применимости аналоговой и цифровой техники;
• технических характеристиках высококачественных усилительных устройств;
• о путях развития современной интегральной элементной базы и микроэлектроники.

должен знать:

• современную аналоговую элементную базу (биполярные и полевые транзисторы, интегральные микросхемы);
• схемотехнику базовых усилительных каскадов;
• логические основы построения аналоговой усилительной техники;
• принципы выбора узлов, каскадов и связей между ними;
• принципы согласования улов и каскадов аналоговой техники;
• принципы работы логических микросхем малой степени интеграции.

должен уметь:

• анализировать электронные цепи на предмет определения сигнальных, информационных цепей, выделять переменно токовые и постоянно токовые составляющие напряжений и токов;
• определять параметры аналоговых электронных цепей, усилительных каскадов (коэффициенты усиления, входные, выходные сопротивления, частотные свойства);
• осуществлять по справочной литературе выбор активных элементов с требуемыми характеристиками;
• корректировать показатели усилителей введением обратных связей;
• по техническому заданию проектировать усилительные устройства низкочастотного диапазона.
• осуществлять проектирование РЭА на базе устройств импульсной, цифровой техники.

Содержание лекций

1. Основные правила для токов и напряжений в электрических цепях (Законы Ома и Кирхгофа) применительно к транзисторным каскадам. Идеальный и реальный источники напряжению. ВАХ. Идеальный и реальный источники тока. ВАХ. Эквивалентный переход от источника тока к источнику напряжения и наоборот.
2. Понятие усилительного устройства. Классификация электронных усилителей. Структурные схемы усилителей. Виды связей между усилительными каскадами на примере различных электронных схем.
3. Амплитудная характеристика и амплитудно-частотная характеристика усилителей. Фазо-частотная характеристика и переходная характеристика усилителя. Динамические характеристики усилителя. Основные параметры усилителей. Линейные искажения и нелинейные искажения в усилителях.
4. ВАХ транзистора. Рабочая точка и режимы работы. Схемы включения транзистора по переменному току: ОЭ, ОБ, ОК. Уравнение Эберса-Молла и характеристики транзистора в режиме малого сигнала. Особенности передаточной характеристики транзистора. Физические параметры транзистора в режиме малого сигнала.
5. Эквивалентная схема транзисторного каскада ОЭ в режиме малого сигнала. Параметры транзисторного усилителя (ОЭ), с эмиттерным сопротивлением в качестве ООС. Схема с ОЭ и отрицательной обратной связью по напряжению.
6. Установка рабочей точки фиксацией базового напряжения, базового тока, с помощью ООС по току, с использованием согласованной пары транзисторов.
7. Каскады с ОБ и ОК. Свойства. Коэффициент усиления по напряжению и току. Входное и выходное сопротивления. Схема Дарлингтона.
8. Транзистор как источник стабильного тока. Токовое зеркало. Достоинства и недостатки. Токовые зеркала с умножением и делением тока в нагрузке. Токовое зеркало Уилсона.
9. Дифференциальный усилитель. Параметры и свойства. Напряжение разбаланса дифференциального усилителя. Методы его уменьшения. Использование источников тока в дифференциальных каскадах.
10. Высокочастотные параметры транзисторного каскада. Эквивалентная схема. Эффект Миллера в схеме с ОЭ, ОБ. Каскодная схема и несимметричный дифференциальный усилитель как примеры схем с отсутствием эффекта Миллера.
11. Режим А работы активных элементов. Режимы В и АВ. Режимы работы С, Д и Е активных элементов. Достоинства и недостатки.
12. Эмиттерный повторитель как усилитель мощности. Комплиментарный эмиттерный повторитель. Способы задания напряжения смещения двухтактных каскадов.
13. Принцип отрицательной обратной связи. Свойства усилителя, охваченного ООС. Операционный усилитель. Параметры и свойства. Полоса частот ОУ, охваченного ООС. Инвертирующий ОУ. Правила поведения идеального ОУ с ООС. Входное и выходное сопротивление инвертирующего ОУ. Методы повышения выходного тока ОУ. Неинвертирующий ОУ. Входное и выходное сопротивление, коэффициент усиления. Примеры схем неинвертирующих усилителей по переменному току. Дифференциальный и суммирующий ОУ. Источник тока на ОУ.
14. Основные параметры импульсных сигналов. Амплитуда, форма, длительность, частота повторения, передний и задний фронты. Особенности стандартизации и унификации импульсных и цифровых устройств. Общее состояние отечественной и зарубежной цифровой микросхемотехники
15. Электронный ключ. Схемы диодных ключей. Параллельный и последовательный ключи. Ключи на биполярных транзисторах. Режим работы транзисторного ключа. Непосредственная, резистивная, емкостная, диодная связь между транзисторными ключами.
16. Логические операции и логические элементы. Основные характеристики и классификация полупроводниковых логических элементов. Резисторно-транзисторные, диодно-транзисторные элементы.
17. Стандартные интегральные схемы (ИС). Стандартные ИС ТТЛ, КМОП и ЭЭСЛ технологий. Сравнительная характеристика параметров различных серий микросхем. Логические элементы (ЛЭ) с открытым коллектором их использование. Согласование выходов КМОП ИС с входами ТТЛ ИС.
18. Ждущий мультивибратор с коллекторно-базовыми связями. Расчет длительности импульса и его регулировка. Автоколебательный режим работы мультивибратора с коллекторно-базовыми связями. Разновидности схем мультивибраторов. Применение мультивибраторов.
19. Принцип получения линейно–изменяющегося напряжения и тока. Генераторы пилообразного напряжения на транзисторах. Основные применения генераторов.
20. Основные положения алгебры Буля. Понятие булевой функции. Аксиомы, основные теоремы и тождества алгебры логики. Операции алгебры логики. Аксиомы алгебры логики. Принцип двойственности. Основные теоремы и тождества, используемые для упрощения логических выражений. Операция сумма по модулю два и ее свойства.
21. Дешифраторы и демультиплексоры, и их каскадирование с целью увеличения числа коммутируемых каналов. Мультиплексоры, демультиплексоры и их использование для коммутации аналоговых сигналов. Шифраторы. Схемы сравнения двоичных чисел.
22. Асинхронные потенциальные триггеры. Классификация триггеров на логических элементах: триггер с установочными входами, триггер задержки на такт, универсальные триггеры, выпускаемых промышленностью.
23. Сдвигающие регистры с синхронной записью данных. Двоичные и двоично-десятичные счетчики: название, характеристики. Реверсивные и программируемые счетчики. Счетчики с последовательным и параллельным переносом.
24. Применение цифровых интегральных схем в качестве генераторов и формирователей импульсов. Цифровые ИС в линейном режиме.