97

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

филиал в г. Смоленске

М.А. Амелина

e-mail: aml13@yandex.ru

Кафедра промышленной электроники

Факультет компьютерных технологий и электроники

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по курсу

«Электронные промышленные устройства»

(7 семестр)

Смоленск 2005

Электронные промышленные устройства (ЭПУ)

Литература

1. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М., Энергия, 1972, 512 с. 621.391 /075.8 /Т32

2. Электронные промышленные устройства. Учебник. Васильев В.И., Гусев Ю.М., Миронов В.Н., Обухов С.Г., Семеран В.А. М.: Высш. школа, 1980. - 303 с.

3. С.И. Баскаков Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов. – 3-е изд-е, перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000. – 462 с.: ил.

4. А.Б. Сергиенко Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов – СПб.: Питер, 2002– 608 с.: ил.

5. Ю.Г. Карпов Теория автоматов: Учебник для вузов – СПб.: Питер, 2002 – 224 с.: ил.

6. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. — 2-е изд. исп и под. — СПб.: КОРОНА принт, 2000. — 416 с., ил.

7. Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Вып. 1 /Серия «Интегральные микросхемы». М. Додэка 1996 г., 384 с. 681.3(083) И 73.

8. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: Функционирование, параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.: ил.

9. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем. – М.: Мир, 1991. – 446 с.: ил.

10. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. – М.: Мир, 1982. – 512 с., ил.

Введение в предмет эпу

Электронными промышленными устройствами называют функционально и конструктивно законченные средства получения, обработки, использования информации для управления объектами и процессами, а также отображения состояния объекта и связи его с другими управляющими средствами.

Вначале устройства выполняли функции измерения и регистрации, по мере совершенствования элементной базы и повышения ее надежности область применения стала включать в себя автоматизированные (с участием человека) и полностью автоматические управляющие системы. Одна из первых и важнейших задач управления – регулирование состояния объектов. Регулирование требует последовательности выполнения операций, основными из которых являются:

1) получение сведений о состоянии объекта или процесса;

2) получение извне командных воздействий, определяющих требуемое состояние объекта или процесса;

3) обработка полученных сигналов с целью наиболее эффективного приведения объекта в соответствие с заданием;

4) формирование управляющих воздействий, которые с помощью исполнительных органов изменяют режим работы объекта.

За последние годы способы управления, аппаратура и подход разработчика к созданию автоматов существенно изменились, что связано с цифровым представлением информации и программной реализацией алгоритмов. Это стало возможным благодаря интенсивному развитию микроэлектроники, приведшему к увеличению количества электронных компонентов на единицу площади кристалла. Что, в свою очередь, позволило разместить вычислитель плюс контроллер (микро-ЭВМ) на одном кристалле полупроводника, заключенном в единый корпус. Такая интегральная схема и называется микропроцессором. Основные изменения в проектировании ЭПУ состоят в следующем:

1. наиболее существенные операции над сигналами производятся после представления их в форме двоичных многоразрядных чисел;

2. вместо линейных преобразований над аналоговыми (непрерывными во времени) сигналами стали использоваться конечно-разностные преобразования (цифровое управление);

3. произошла централизация функций: вместо нескольких управляющих устройств для сложного объекта может использоваться один процессор, поочередно выполняющий их функции в режиме разделения времени;

4. вследствие этого усилилось внимание к алгоритмической стороне управления (т.е. к написанию эффективного и надежного программного обеспечения)

5. Усилилось внимание к созданию встроенных средств самодиагностики устройств.

Курс ЭПУ состоит из двух частей. В первой части (читаемой в 7-ом семестре) будут рассмотрены:

• информационные основы построения ЭПУ: количественные меры информации, разновидности сигналов, методы модуляции, квантование сигналов по времени и по уровню, теорема отсчетов (Котельникова, Найквиста);

• основные разновидности цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей;

• основы цифровой обработки сигналов с помощью ЦАП, АЦП и цифровых фильтров.

Во второй части курса (читаемой в 8-ом семестре) будут рассмотрены:

• Цифровые интегральные схемы (малой, средней большой степени интеграции), их применение для синтеза комбинационных и последовательностных логических устройств;

• Методы синтеза цифровых автоматов;

• Моделирование цифровых устройств с помощью программы MICROCAP-7.

В 8-ом семестре запланирован типовой расчет, в котором студенты должны самостоятельно разработать цифровое устройство и промоделировать его функционирование в различных режимах с помощью программы MICROCAP-7(8).