159 “Електротехніка, електроніка і мікропроцесорна техніка”

Конспект лекцій.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни херсонський національний технічний університет Кафедра енергетики та електротехніки

Рег. №___________________

Конспект лекцій

з дисципліни		Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка
для студентів		ІІ курсу
напряму	6.050502	Інженерна механіка (за професійним спрямуванням «Технологія машинобудування»)
	6.050503	Машинобудування (за професійним спрямуванням „Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування ")
		Машинобудування (за професійним спрямуванням „Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів ")
галузі знань	6.0505	Машинобудування
факультету		Машинобудування

Херсон – 2013 р.

Конспект лекцій з дисципліни Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка для студентів факультету машинобудування.

Укладач: старший викладач Дон Н.Л.

Кількість сторінок: 228.

Затверджено

на засіданні кафедри енергетики та електротехніки

Протокол № 7 від 22.02.2013р.

Завідувач кафедри Баганов Є.О.

Зміст

Лекція 1. Вступ. Основні поняття і співвідношення в електричних колах. 6

Розглянемо ділянку кола 1 – 2. 10

Лекція 2. Режими роботи електричних кіл. Розрахунок кіл постійного струму. 14

Лекція 5. Основні поняття змінного струму 37

Символічний метод 44

Лекція 6. Аналіз кіл синусоїдального струму. 47

Лекція 7. Електричні коливання. 51

Лекція 8. Трифазні кола. 56

Лекція 9. Трансформатори. 70

Лекція 10. Особливості використання трансформаторів. 78

Устрій трифазного трансформатора 78

Автотрансформатори 78

Приклад використання схеми заміщення для спрощення розрахунків 78

Зміна вторинної напруги трансформатора 79

Трифазні трансформатори 79

Навантажувальна здатність трансформатора 82

Лекція 11. Асинхронні електричні машини. 86

Принцип дії асинхронної машини. 86

Лекція 12. Синхронні генератори. 94

Багатополюсні генератори. 95

Лекція 13. Машини постійного струму. 102

Лекція 14. Вступ до електроніки. Напівпровідники. 111

Лекція 15. Використання властивостей електронно-діркового переходу. 117

Сфера застосування напівпровідникових діодів розширилася настільки, що практично важко назвати той або інший вузол електронної апаратури, в якому б не використовувалися ці різноманітні за своїм призначенням напівпровідникові прилади. Зокрема, спрямляючі діоди використовуються в таких широко поширених пристроях, як спрямовувачі змінного струму, що забезпечують електроживленням переважну більшість сучасних електронних схем (рис. 1). Широке поширення в сучасній напівпровідниковій техніці отримали кремнієві стабілітрони, призначені для стабілізації напруги (рис. 2), варикапи, у яких ємність p-n переходу змінюється при зміні підведеної до них напруги (рис. 3), тунельні діоди (що мають на вольт-амперній характеристиці ділянку з від’ємним опором) (рис. 4), швидкодіючі імпульсні діоди (для роботи в схемах з імпульсами мікросекундного і наносекундного діапазону), різноманітні діоди надвисокого частотного (СВЧ) діапазону (для роботи як модуляторів, змішувачів, дільників і множників частоти), фотодіоди, які реагують на світлове опромінення (рис. 5), світло діоди, призначені для безпосереднього перетворення електричної енергії в енергію світлового випромінення (рис. 6). Умовні графічні позначення напівпровідникових діодів: 117

Лекція 16. Транзистори. 127

І_Е + І_Е = І_К + І_К + І_Б + І_Б 132

R_вх = U_вх / І_вх = U_вх / І_Е  r_Е. 132

К_І  І_К / І_Е   = 0,95  0,99 (U_КБ = const). 132

Коефіцієнт підсилення за напругою визначається за формулою 132

К_U = U_вих / U_вх  (І_К ·R_н) / (І_Е ·R_вх) = (І_Е /І_Е)(R_н / r_Е) = R_н / r_Е 132

Коефіцієнт підсилення за потужністю: 132

R_вх = U_вх / І_вх = U_вх / І_Б >> U_вх / І_Е. 133

К_І  І_К / І_Б = І_К / (І_Е – І_Б)   / (1 – )   >> 1 133

Коефіцієнт підсилення за напругою: 133

К_U = U_вих / U_вх = U_КЕ / | U_ЕБ |  R_н / r_Е, 133

Коефіцієнт підсилення за потужністю дорівнює добутку коефіцієнтів: 133

К_П = К_І К_U = ²R_н / r_Е. 133

Вхідний опір визначається формулою 133

R_вх = U_ЕБ / І_Б = І_Е r_Е / І_Б   r_Е. 133

К_І  І_Е / І_Б = І_Е / (І_Е – І_К) = І_Е / (І_Е –  І_Е) =  / (1 – ) =  + 1  . 133

Статичні і динамічні характеристики схем включення. 133

U_КЕ = Е_К – І_КR_н. 136

Хрест-характеристика транзистора 137

Лекція 17. Підсилювачі. 139

Підсилювачі. 139

Характеристики підсилювачів 141

Зворотний зв'язок. 142

Електронний генератор синусоїдальних електричних коливань 142

Лекція 18. МП – нові масові засоби цифрової техніки 144

 Вступ до модуля “Мікропроцесорна техніка”. 144

 МП – нові масові засоби цифрової техніки на основі великих інтегральних схем. 144

Вступ до модуля “Мікропроцесорна техніка”. 144

Уявлення про мікропроцесорні засоби 146

Типова структура мікропроцесорного пристрою 147

Лекція 19. Арифметичні основи мікропроцесорних систем. 150

Системи числення 150

Загальні відомості про уявлення інформації в МП-системах 151

Кодування чисел в МП-системах 156

Лекція 20. Логічні основи МП-систем. 160

Елементи алгебри логіки 160

Логічні операції 160

Логічні елементи МП-систем 163

За способом кодування двійкових змінних електронними сигналами електронні елементи можуть бути імпульсними, потенціальними, імпульсно-потенціальними, фазовими. 163

Лекція 21. Схемна реалізація логічних елементів. 165

Лекція 22. Тригери. 174

Тригерний пристрій та його схемна реалізація. 174

Коментар 175

Типи тригерів за способом функціонування. 175

Синхронний однотактний RS–тригер. 176

Коментар 177

Синхронний двотактний RS–тригер. 177

Т–тригер. 178

D–тригер. 179

JK–тригер. 179

Коментар 180

Лекція 23. Регістри. 181

Регістр як вузол МП-системи. Призначення та класифікація. 181

Регістри прийому і передачі інформації. 181

Приклади схемної реалізації зсуваючого регістру 183

Лекція 24. Виконання порозрядних логічних операцій при передачі інформації між регістрами. 186

 Виконання порозрядних операцій «логічне додавання», «логічне множення». 186

Реалізація порозрядних операцій в регістрах. 186

Виконання порозрядних операцій «логічне додавання», «логічне множення». 186

Виконання порозрядної операції «складання за mod 2». 187

Лекція 25 Лічильники. 188

Лічильник як вузол МП-системи. Призначення та класифікація 188

Лічильник з безпосередніми зв’язками з послідовним переносом. 189

Лічильник з паралельним переносом. 190

Реверсивний лічильник з послідовним переносом. 191

Лекція 26. Схеми дешифраторів. 193

Дешифратори. Класифікація. 193

Лекція 27. Шифратори, мультиплексори та демультиплексори. 197

Шифратори і перетворювачі кодів 197

Мультиплексори 198

Демультиплексор 199

Лекція 28. Суматор. 200

Суматор як вузол МП-системи. Призначення та класифікація. 200

Однорозрядний комбінаційний суматор. 200

Однорозрядний накопичуючий суматор. 202

Багаторозрядні суматори 203

Лекція 29. Пам’ять мікропроцесорних систем. 204

 Запам’ятовуючі пристрої мікропроцесорних систем. 204

 Оперативні запам’ятовуючі пристрої. 204

Запам’ятовуючі пристрої мікропроцесорних систем 204

Оперативні запам’ятовуючі пристрої 205

Постійні запам’ятовуючі пристрої 207

Лекція 30. Мікропроцесор. 209

Типова структура мікропроцесора. 209

Основні сигнали процесора. 212

А0А15 – виводи МП, які приєднуються до ША МП-системи; 213

D0D7 – двонапрямлені виводи МП, які приєднуються до ШД МП-системи; 213

INT – сигнал ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ, що аналізується при виконанні поточної команди; 213

Лекція 31. Мікропроцесорні системи. 215

Особливості побудови МП-систем 215

Мікропроцесорні засоби в системах керування 216

Лекція 32. Перетворювачі сигналів. 219

Принцип перетворення напруги в цифровий код. 219

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). 220

Перетворювачі напруги в код. 220

Перетворювачі кута повороту в код. 221

Цифрово-аналогові перетворювачі. 223

Перетворювач коду в напругу. 224

Перетворювач коду в кут повороту. 224

Література 226