32

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра информационных систем

Полупроводниковые приборы,

логические элементы, узлы ЭВМ

Методические указания по дисциплине "Аппаратные средства вычислительных комплексов" для студентов специальности 351400 "Прикладная информатика (в экономике)"

ТВЕРЬ 2003

УДК 681.3

Содержится перечень основных учебных тем дисциплины, теоретический материал по некоторым темам. При изучении дисциплины, кроме книг, указанных в библиографическом списке, могут бать использованы другие учебники, учебные пособия с названиями, аналогичными указанным.

Составитель Вегера Ю . А.

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры ИС (протокол

№ 10 от 28.04. 2003 г.).

© Тверской государственный технический университет, 2003.

© Ю.А. Вегера, 2003.

Содержание

Основные учебные темы дисциплины " Аппаратные средства ПЭВМ и систем телекоммуникации" 5

Полупроводниковые приборы, логические элементы, узлы ЭВМ 7

1.Особенности полупроводниковых материалов 7

1.1. Собственная электропроводность полупроводниковых материалов 7

1.2. Примесная электропроводность 8

2.Электронно-дырочный переход и его свойства 9

2.1. Токи в р-n переходе и их характеристики 10

2.2. Прямое включение p-n перехода 11

12

3. Структура диодов . Точечные и плоскостные диоды 13

3.1. Точечные диоды 13

3.2. Плоскостные диоды 15

3.3. Выпрямительные диоды 15

4. Транзисторы 15

4.1. Биполярные транзисторы 15

4.2. Схемы включения биполярного транзистора и режимы его работы 18

4.3. Работа биполярного транзистора в активном режиме 19

4.4. Токи биполярного транзистора 19

4.5. Усилительные свойства биполярного транзистора 21

5 . Логические элементы в интегральном исполнении 22

5.1. Логический элемент И - НЕ диодно-транзисторной логики (ДТЛ) 22

5. 2. Логический элемент И – НЕ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) 23

5.3. Логический элемент ИЛИ - НЕ n-канальной МОП-транзисторной логики ( МОПТЛ ) 24

5.4. Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ) 24

6. Триггеры в интегральном исполнении 25

6.1. RS-триггер 25

6.2. D-триггер 26

6.3. Т-триггер 27

7. Регистры 27

7. 1. Параллельный регистр 27

7.2. Последовательный регистр 28

8. Счетчики 29

8.1. Суммирующие двоичные счетчики 29

9. Сумматоры 31

Библиографический список 32

Основные учебные темы дисциплины " Аппаратные средства пэвм и систем телекоммуникации"

Тема 1. Некоторые вопросы электротехники цепей постоянного и переменного тока

Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля. Цепи постоянного тока, законы Ома и Кирхгофа. Цепи переменного синусоидального тока. Основные параметры. Мгновенное, действующее и среднее значение переменного тока. Резистивный и емкостной элементы в цепи переменного тока.

Тема 2. Особенности полупроводниковых материалов

Собственная и примесная электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный ( pn- переход ) и его свойства. Токи в p-n переходе . Прямое и обратное включение перехода, его вольт-амперная характеристика.

Тема 3. Полупроводниковые диоды

Конструкция и принцип действия выпрямительного диода. Точечные и плоскостные диоды. Назначение, конструкция, принцип действия, характеристики, параметры. Светодиоды, фотодиоды.

Тема 4. Транзисторы

Биполярные транзисторы. Конструкция, принцип действия. Режимы работы и основные токи транзистора. Параметры и характеристики. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом, с изолированным затвором. Усилительное свойство транзисторов.

Тема 5. Усилители электрических сигналов

Определение и классификация. Принцип действия усилителя. Свойства усилительных схем. Режимы работы усилительных каскадов.

Тема 6. Основы цифровой схемотехники

Транзисторные ключи. Логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ .Схемы элементов ДТЛ, ТТЛ ,МДП типов , принцип действия. Таблицы истинности.

Тема 7.Узлы цифровых вычислительных устройств

Основные типы триггеров RS, D, T, JK-триггеры. Регистры. Основные типы регистров, схемы, временные диаграммы работы. Счетчики импульсов. Классификация. Примеры схем счетчиков. Временные диаграммы работы. Шифраторы и дешифраторы. Назначение, схемы, принцип действия, примеры применения. Сумматоры. Основные типы сумматоров. Схемы сумматоров. Временные диаграммы работы.

Тема 8. Запоминающие устройства

Схемы, принцип действия и основные характеристики полупроводниковых запоминающих устройств. Запоминающие устройства на жестких и гибких магнитных дисках. Конструкция, принципы записи и чтения.

Тема 9. Принтеры

Матричные, струйные, лазерные принтеры. Примеры конструкций и принципы действия принтеров.

Тема 10. Дисплеи ЭВМ

Мониторы. Устройство, связь с процессором. Блок клавиатуры.

Тема 11. Процессоры ЭВМ

Общая структура микропроцессора, назначение основных элементов структуры. Последовательность операций при обработке команд.

Полупроводниковые приборы, логические элементы, узлы ЭВМ

1. Особенности полупроводниковых материалов

Полупроводниковые приборы, обладающие рядом свойств, которые делают их применение предпочтительным , все более широко используются в электронной технике.

К полупроводникам относят многие химические элементы, такие как кремний, германий, индий, фосфор и др., большинство оксидов, селенидов и теллуридов, некоторые сплавы, ряд минералов .Полупроводники бывают кристаллические, аморфные и жидкие. Обычно к ним относят вещества, по удельной электрической проводимости занимающие промежуточное положение между металлами и диэлектриками (отсюда происхождение их названия). При комнатной температуре удельная электрическая проводимость их составляет от 10^-8 до 10⁵ См/м (для металлов – 10⁶-10⁸ См/м, для диэлектриков – 10^-8-10^-13 См/м).

Основная особенность полупроводников – возрастание удельной электрической проводимости при повышении температуры (для металлов она падает). Электропроводность полупроводников зависит от внешних воздействий: нагревания, облучения, электрического и магнитного полей, давления, ускорения, а также от содержания даже незначительного количества примесей.