Несколько вариантов курсовых Андреевской Т.М. ФИТ Р-РС-61 / 3 вариант / Моя курсовая
.docx
Часть 1
Задание на курсовую работу по дисциплине «Схемотехника электронных средств» для группы РС-61 2011 год.
Разработать комбинационное устройство по заданной таблице истинности.
-
Записать уравнения КУ в виде СДНФ или СКНФ.
-
Минимизировать уравнения до тупикового выражения алгебраическим способом и с помощью карты Карно.
-
Записать тупиковое выражение в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
-
Нарисовать схемы КУ в булевом базисе, в базисе И-НЕ и в базисе ИЛИ-НЕ.
-
Выбрать схему с наименьшим количеством логических элементов.
-
Выбрать тип логических элементов по справочнику. Дать схему ЛЭ и его основные параметры.
|
Переменные |
Варианты функции комбинационного устройства |
||||||||||||||||||
|
Х3 |
Х2 |
Х1 |
Х0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
Записываем уравнение КУ в виде СДНФ.
.
Минимизируем уравнение до тупикового выражения с помощью карт Карно и алгебраическим способом.
-
Для построения карты Карно я использовал программу Carno Minimizer (рис.1).
|
Х1Х0
Х3 Х2 |
00 |
01 |
11 |
10 |
|
00 |
|
|
|
1 |
|
01 |
|
|
|
1 |
|
11 |
|
1 |
|
1 |
|
10 |
1 |
|
|
|
Рис.1. Карта Карно.
Минимизированная
формула выглядит так:
.
-
Что бы упростить данное уравнение, приводим его к тупиковому виду:
Выражение, полученное с помощью карт Карно и алгебраического преобразования совпадают.
Схема по СДНФ (рис.2):
Рис.2. Схема по СДНФ:
Схема по тупиковому виду (рис.3):
Рис.3. Схема по тупиковому виду.
Составив схему по тупиковому виду, видно, что в ней меньшее количество логических элементов, значит, для дальнейших преобразований я буду использовать ее.
Запишем уравнение в базисе ИЛИ-НЕ.
.
Упростим
выражение по теореме де Моргана
:
.
Схема в базисе ИЛИ-НЕ (рис.4):
Рис.4. Схема в базисе ИЛИ-НЕ.
Запишем уравнение в базисе И-НЕ:
.
Упростим выражение по теорем де Моргана:
.
Схема в базисе И-НЕ (рис.5):
Рис.5. Схема в базисе И-НЕ.
В схемах в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ одинаковое количество логических элементов. В каждой схеме присутствует только один тип элементов. Можно выбрать любую из них. Возьмем схему в базисе И-НЕ и выберем для него элемент:
Часть 2
КР(КФ)144УДхх.
Серия операционных усилителей.
КР(КФ)144УДхх – серия КМОП (КМОП (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; КМДП; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) — технология построения электронных схем.) интегральных операционных усилителей (ОУ) с расширенным диапазоном допустимых входных (от –UСС до +UСС включительно) и выходных напряжений. Серия 9 ОУ: КР(КФ)1446УД1/УД2/УД3/УД4/УД5/УД11/УД12/УД13/УД14.
Усилители имеют широкий диапазон допустимых напряжений питания. Напряжение питания может быть либо однополярным (–UСС≥0 или +UСС≤0), либо двуполярным (–UСС<0 или +UСС>0). В любом случае напряжение UСС на выводе + UСС относительно вывода - UСС может изменятся в пределах от +2,5 В до +7 В для усилителей УД1, УД5 и от +3,0 В до +12,0 В для УД11, УД14.
Серия КР1446УДхх представляет возможность выбора ОУ с требуемым током покоя на один усилитель (10 мкА – УД2, 3, 12, 13; 100 мкА – УД4, 14; 0,8 мА – УД1, 11; 2,4 мА – УД 5), который обеспечит оптимальное для конкретного приложения сочетание динамических и нагрузочных характеристик ОУ при минимальной потребляемой мощности.
Высокое входное сопротивление (>1000 Мом) позволяет работать с ОУ и с высокоимпедансными (Высокоимпедансное состояние или Z-состояние — такое состояние контакта логической схемы, при котором сопротивление между этим контактом и остальной схемой очень велико. Физически реализуется закрытым транзистором, работающим в ключевом режиме. Вывод, переведённый в Z-состояние, ведёт себя как не подключенный к схеме. Внешние устройства, подключенные к этому выводу, могут изменять напряжение на нём по своему усмотрению (в некоторых рамках), не влияя на работу схемы. И наоборот — схема не мешает внешним устройствам менять напряжение на контакте.) источниками. Для чего нужны высокоимпедансные состояния, их потребность: В цифровой электронике существуют понятия «логическая единица» (контакт присоединён к источнику питания и может выдавать в нагрузку большой ток, порядка сотен миллиампер) и «логический ноль» (контакт присоединён к «земле», и также выдерживает высокие токи). Но такие выходы нельзя объединять: если на одном будет 1, а на другом 0, возникает короткое замыкание, чреватое выгоранием выходных транзисторов.
Поэтому, чтобы можно было организовывать соединение типа «шина», было введено третье «высокоимпедансное состояние», когда дополнительный ключ просто отключает выход и он «повисает в воздухе» — соединяется с остальной схемой через высокое сопротивление (импеданс) закрытого транзистора. Такой выход не влияет на подключённый к нему провод, следовательно к одному проводу можно подключать несколько выходов, нужно только следить, чтобы в каждый момент времени только один был активным, а остальные в высокоимедансном состоянии. Получается соединение типа «шина». Близкими свойствами обладает выход «открытый коллектор», но он гораздо менее удобен.
В корпусе (кристалле) интегральной схемы размещается либо по 2 одинаковых ОУ (УД1 11, 2, 12, 4, 14, 5), либо по 4 ОУ (УД3, 13). ОУ в микросхемах УД2 и УД3, а так же УД12 и УД13 идентичны.
Основные характеристики.
-
Расширенный диапазон входных и выходных напряжений (–UСС≥0 или +UСС≤0);
-
Широкий диапазон напряжений питания (от 2,5 В до 7 В и от 3,0 В до 12,0 В);
-
Широкий выбор токов покоя ОУ;
-
Высокое входное сопротивление (>1000 Мом);
-
Внутренняя частотная коррекция;
-
Конструкция – 8- и 14-выводной пластмассовый корпус DIP (DIP (Dual In-line Package, также DIL) — тип корпуса микросхем, микросборок и некоторых других электронных компонентов. Имеет прямоугольную форму с двумя рядами выводов по длинным сторонам. Может быть выполнен из пластика (PDIP) или керамики (CDIP). Обычно в обозначении также указывается число выводов. Например, корпус микросхемы распространённой серии ТТЛ-логики 7400, имеющий 14 выводов, может обозначаться как DIP14.) или SO.
Структурная схема ОУ.
Конструкция.
Операционные усилители изготовлены по КМОП технологии и выпускается в 8- и 14-выводных пластмассовых корпусах: КР1446УДхх – типа DIP (2101.8-1 и 201.14-2) и КФ1446УДхх – типа SO (4303Ю,8-А и 4306,14-А). По заказу, при достаточном объеме партии, ИС может изготавливаться в ином исполнении.
Области применения.
ОУ предназначены для построения малогабаритных блоков различных устройств в качестве усилителей постоянного и переменного тока, импульсных сигналов, генераторов, компараторов и т.п. ОУ могут применяться при построении следующих видов устройств: источников питания, низкочастотных активных фильтров, усилителей с малыми входными токами, слуховых аппаратов, микрофонных усилителей, пикоамперметров, интеграторов, аналого-цифровых устройств автоматики…
Микросхема предназначена для автоматизированной сборки аппаратуры и соответствует требованиям ГОСТ 20.39.405 (Изделия электронной техники и электротехнические для автоматизированной сборки аппаратуры.):
-
группа IX, исполнение 2 для корпусов 2101.8-1 и 201.14-2;
-
группа XVI, исполнение 3 для корпусов 4303Ю.8-А и 4306.14-А, а так же для ручной сборки.
Показатели устойчивости.
Микросхема устойчивости к механическим и климатическим воздействиям по ГОСТ 18 725, в том числе:
-
линейным ускорениям 5000 м/с2;
-
пониженной рабочей температуре среды - 10°C;
-
повышенной рабочей температуре среды +70°C;
-
пониженной предельной температуре среды -60°C;
-
повышенной предельной температуре среды +85°C;
-
изменениям температуры среды от -60°C до +85°C.
Показатели надежности.
Наработка микросхемы на отказ:
-
в полном диапазоне условий применения – 50000 ч;
-
в облегченном режиме (нормальные климатические условия, допустимом отклонении значения напряжения питания от номинального ±5%) – 60000 ч.
Интенсивность
отказов в течение наработки не более
1×10-6
.
Гамма процентный срок сохраняемости
10 лет.
Гарантии изготовителя.
Гарантии предприятия-изготовления – по ГОСТ 18 725.
Гарантийный срок хранения 10 лет со дня изготовления.
Гарантийная наработка 50000 ч в пределах гарантийного срока хранения.
При заказе и конструкторской документации ИС обозначается: Микросхема КР1446УД1А АДБК.431 130.527ТУ А.
Список литературы.
-
http://angstrem.ru/catalogue/section.php?IBLOCK_ID=2&SECTION_ID=25 – Ангстрем (группа предприятий) – официальный сайт производителя 20.04.11 0:52.
-
http://www.chipdip.ru/product1/35986963.aspx - Чип и Дип (сеть профессиональных магазинов) 19.04.11 20:35.