ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО РОССИИ ПО РЫБОЛОВСТВУ
БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА
КАФЕДРА: Судовые радиотехнические системы
Д.П.Степаненко
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине «Схемотехника»
Часть 1: схемотехника дискретных цифровых устройств
Для курсантов (студентов) всех форм обучения
по специальности
160905 (201300) - «Техническая эксплуатация транспортного
радиооборудования»
Калининград
2007
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «Схемотехника» входит в цикл специальных дисциплин и представляет собой теоретическую и практическую базу для изучения принципов действия, способов схемотехнического построения, логического и аппаратурного анализа работоспособности функциональных узлов радиоэлектронного оборудования.
Конспект лекций разработан, исходя из требований основной образовательной программы по дисциплине «Схемотехника» для специальности 160905 (201300) - «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования».
Он содержит материал, относящийся к изучению цифровых устройств, которые являются наиболее распространенными дискретными устройствами, благодаря бурному развитию цифровой микроэлектроники.
К настоящему времени выпущены многочисленные учебные, методические, печатные и электронные издания, посвященные вопросам теории и практики цифровой электроники.
Целью настоящего издания является конспективное изложение материала в соответствие с действующей рабочей программой дисциплины «Схемотехника», основанного на многолетнем опыте автора в чтении лекций курсантам БГА РФ, обучавшихся по специальности 160905 (201300) - «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования» со специализацией «Радиооборудование судов рыбопромыслового флота».
Распределение материала дисциплины по лекциям является примерным, поскольку при аудиторном чтении лекций возможны вынужденные изменения, связанные с корректировкой учебного плана дисциплины в конкретном семестре или с необходимостью изменения темпа изложения из-за различий в скорости восприятия лекционного материала слушателями различного уровня подготовленности.
После заголовка каждого подраздела в конспекте лекций приведены требования к содержанию соответствующего раздела в соответствие с рабочей программой дисциплины «Схемотехника». Эти требования определяют содержание последующего изложения материала в конспекте лекций.
Конспект лекций, по крайней мере в ряде случаев, не исключает необходимости изучения дополнительного материала с использованием следующей рекомендованной литературы:
Основная
Опадчий Ю.Ф и др. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов.- М.: Горячая линия-Телеком, 2002.-768 с.
Цифровая и вычислительная техника: Учебник для вузов/Под ред. A.A.Евреинова -М:Радио и связь,1991.-464 с.
Ерофеев Ю.Н. Импульсная техника: Учебное пособие.-М.: Высш.шк.,1989.-526 с.
Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для средн.спец.учебн.завед. связи.-М.: Радио и связь,1997.-336 с.
Дополнительная
Бабаев В.Г. и др. Схемотехника импульсных и цифровых устройств: Учебное пособие.-М.: Воздушный транспорт, 1994.-344 с.
Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств.-М.: Радио и связь,1990.-414 с.
Янсен И. Курс цифровой электроники: В 4-х т/Пер. с голланд.-М..: Мир,1987.
Хоровиц и др. Искусство схемотехники: В 2-х т./Пер. с англ.-М.:Мир,1983.
Цифровые и аналоговые интегральные схемы / Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1989. –495 с.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник.-Челябинск.:Металлургия,1989.-352 с.
Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник.-М.: Ягуар,-1993.-64 с.
Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник.-М.: Радио и связь,1990.-287 с.
Полупроводниковые приборы. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП: Справочник.-М.:КубК-А,1996.-384 с.
Федорков Б.Г. и др. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.-М.: Радио и связь,1984.-121 с.
Фролов В.В. Язык радиосхем.-М.: Радио и связь,1988.-128 с.
Этот перечень литературы ориентирован на библиотечный фонд БГА РФ.
Основная литература перечня позволяет обучающемуся расширить и углубить знания, изложенные в конспективной форме, выбрать наиболее приемлемую для себя форму изложения отдельных тем.
Изучение дополнительного материала из перечня позволяет, например, расширить сведения о вариантах микросхемного исполнения цифровых устройств, поскольку перед конспектом лекций ставилась лишь задача обучения навыкам извлечения сведений из соответствующих справочных изданий, а не задача замены подобных изданий.
В целом, конспект лекций содержит минимально необходимый материал для успешного выполнения цикла лабораторных работ по цифровой схемотехнике, а также для сдачи зачета и экзамена. Безусловно, для этого необходимо усвоение соответствующего материала до приобретения требуемых программой дисциплины понятий, знаний и навыков.
Приведенные в конспекте лекций контрольные вопросы предназначены для самопроверки усвоения изученного материала и, чаще всего, перекликаются с теми вопросами, с помощью которых контролируются знания этого материала перед выполнением лабораторных работ или при проведении экзамена по соответствующей тематике.
Материал, выделенный в конспекте курсивом, по программе дисциплины не является обязательным для изучения.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ТЕКСТОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АЛУ – арифметико-логическое устройство.
АУ – адресующее устройство.
АЦП – аналого-цифровой преобразователь.
БЛЭ – базовый логический элемент.
ВК – выбор кристалла.
Вх, Вых – вход, выход.
ДТЛ, ДТЛШ – диодно-транзисторная логика, ДТЛ с диодами Шотки.
ДЧК – двоичный числовой код.
Зп, Зап – запись.
И – логическая схема (операция) И.
ИЛИ – логическая схема (операция) ИЛИ.
И-ИЛИ – логическая схема (операция) И-ИЛИ.
И-ИЛИ-НЕ – логическая схема (операция) И-ИЛИ-НЕ.
И-НЕ – логическая схема (операция) И-НЕ.
ИНТ – интегратор.
И2Л – интегральная инжекционная логика.
КМОП – комплементарная МОП-логика.
КН – компаратор напряжений.
КУ – коммутирующее устройство.
НДФ – нормальная дизъюнктивная форма.
НКФ – нормальная конъюнктивная форма.
ЛЗ – линия задержки.
ЛПМ – логическая программируемая матрица.
МД(О)П – металл-диэлектрик (окисел)-полупроводник.
НЕ – логическая схема (операция) НЕ.
НСТЛ – непосредственно связанная транзисторная логика.
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.
ОК – общий коллектор.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.
ППЗУ – перепрограммируемое ПЗУ.
Тг – триггер.
ТТЛ, ТТЛШ – транзисторно-транзисторная логика, ТТЛ с диодами Шотки.
УВВ – устройство ввода/вывода.
УС – усилитель.
УУ – устройство управления.
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.
ЦУ – цифровое устройство.
Чт – чтение.
ША, ШД – шина адреса, шина данных.
ЭСЛ – эмитерно-связанная логика.
и – индекс, относящий к параметру импульса.
огр – индекс, относящий к параметру ограничения.
оп – индекс, относящий к параметру опорного значения.
п – индекс, относящий к параметру паузы.
МАРКИРОВКА НА УСЛОВНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ОБОЗНАЧЕНИЯХ
ОСНОВНОЕ ПОЛЕ
ALU – арифметико-логическое устройство.
CD – шифратор.
CT, CT2 – счетчик двоичный.
CT2/10,CT2/K – счетчик двоично-десятичный, счетчик-делитель на К.
DC – декодер.
DMX – демультиплексор.
G1 – генератор одного импульса.
GN – генератор последовательности импульсов.
LPM – логическая программируемая матрица.
MIT – микросхемный интервальный таймер.
MUX – мультиплексор.
RAM – ОЗУ.
RG – регистр.
ROM – ПЗУ.
PROM, EPROM – ППЗУ, ППЗУ с электрическим стиранием.
SM – сумматор.
T, TT – триггер однотактный, триггер двухтактный.
X/Y – преобразователь кода X в код Y.
1 – логическая операция ИЛИ.
& – логическая операция И.
=1 – логическая операция «Исключающее ИЛИ».
– цифро-аналоговый преобразователь.
– триггер Шмитта.
ВХОДЫ ЛЕВОГО ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПОЛЯ
A – адрес.
A/D – адрес/данные.
A = B – если предшествующее А равно B.
A > B – если предшествующее А больше В.
A < B – если предшествующее А меньше В.
C – синхронизация.
CAS – разрешение выбора столбца матрицы.
CEO – разрешение выдачи записанных данных.
CEP – параллельное наращивание разрядов счетчика.
CS – выбор кристалла.
D – данные.
DI – вход данных.
E – разрешение.
EC – разрешение счета.
EK – разрешение ввода К.
EQ – разрешение логического выхода.
I – вход.
J – вход управления JK- триггером.
K – вход управления JK- триггером.
PE – разрешение параллельной записи.
PR – разрешение программирования.
RAS – разрешение выбора строки матрицы.
R – асинхронная установка нулевого исходного состояния (сброс).
R/C – подключение внешнего резистора и внешнего конденсатора.
RD – чтение.
S – асинхронная установка единичного состояния.
V – функциональный вход.
W, WR – запись.
p – перенос с предшествующего разряда суммы.
R/L – управление для правого/левого сдвига в регистре.
+1/-1 – управление суммированием/вычитанием в счетчике.
+1 – импульсы для суммирования.
-1 – импульсы для вычитания.
ВЫХОДЫ ПРАВОГО ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПОЛЯ
AN, READY – готовность выдачи данных.
С – для подключения внешнего конденсатора.
С, z – результат переноса .
D – данные.
G – генерация переноса в АЛУ.
P – распространение переноса в АЛУ
Q – выход (общее обозначение).
S – результат суммы.
/2, /4, /6, /10 – результат деления на 2, 4, 6, 10.
= – если равно.
– если больше или равно.
– если меньше или равно.
– мощный выход.
– три
состояния выхода.
– открытый коллектор
выхода.
МАРКИРОВКА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МИКРОСХЕМ
ЛЕКЦИЯ 1