Міністерство освіти і науки України

Луцький державний технічний університет

Р.О.Селепина

Електроніка і мікропроцесорна техніка

Методичні вказівки до виконання графічно-розрахункових і контрольних робіт для студентів технічних спеціальностей

РЕДАКЦІЙНО-ВИДАВНИЧИЙ ВІДДІЛ

ЛУЦЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Луцьк 2002

УДК 631.145

ББК 65.9(2)32

^ 84

Електроніка і мікропроцесорна техніка. Методичні вказівки до виконання графічно-розрахункових і контрольних робіт для студентів технічних спеціальностей /Р.О.Селепина, Луцьк: ЛДТУ, 2002. - 114 с з додатками.

Подані методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних і контрольних робіт по темах, що вивчаються дисципліною “Електроніка і мікропроцесорна техніка”.

Укладач: Р.О.Селепина

Рецензенти: В.В. Лотиш

В.П.Доскоч

Відповідальний за випуск: Р.О.Селепина

Затверджено науково-технічною радою ЛДТУ,

протокол № від .2002.

Рекомендовано до друку радою енергоощадного факультету ЛДТУ, протокол № від 2002.

Затверджено на засіданні кафедри теоретичної та загальної електротехніки, протокол № від 2002.

© Р.О. Селепина 2002

Передмова

Бурхливий розвиток цифрової техніки, широке проникнення мікропроцесорної техніки в побут, техніку, науку вимагає від спеціаліста знання основ побудови, аналізу та синтезу цифрових пристроїв.

В пропонованому збірнику для виконання розрахунково-графічних і контрольних робіт, в відповідності з програмами дисципліни базової підготовки з електроніки і мікропроцесорної техніки для технічних спеціальностей вищих навчальних закладів, приводяться завдання по розрахунку і вивченню типових схем електроніки, які використовуються в мікропроцесорній техніці та задачі по програмуванню МП в машинних кодах, мнемокодах та на мові асемблер. Ці задачі, разом з задачами по вивченню режимів роботи і програмуванню апаратної частини, дозволяють акцентувати увагу на функціях і характеристиках основних вузлів мікропроцесорних комплектів, що проектуються і застосовуються, включаючи мікроконтролер «Реміконт Р-130».

Збірник містить 10 тем. Кожна тема має короткі теоретичні відомісті, приклади розв’язування задач по кожній темі (всього 32) та завдання для самостійної роботи студентам. Вибір варіанту завдання по темі визначеній викладачем, проводиться по сумі двох останніх цифр залікової книжки студента, крім теми 6, де наведено 30 варіантів, які вибираються по номеру студента в списку групи. Для полегшення роботи в додатках наведені основні характеристики транзисторів та система команд процесора, який вивчається.

Тема 1. Транзистори

Приклад 1. Для підсилювального каскаду з загальним емітером (рис. 1.1) на транзисторі ГТ–108 А, характеристики якого наведено на рис. 1.2.а,б, визначити опір в колі емітера R_е, опори дільника напруги R_б1 і R_б2, які стабілізують режим роботи транзистора, h — параметри для середини лінійної ділянки характеристики, вхідний R_вх, і вихідний R_вих опори, коефіцієнти підсилення за напругою К_U, за струмом К_І і потужністю К_Р, коефіцієнт температурної нестабільності S, якщо Е_к=12 В, R_к=500 Ом. Впливом внутрішнього зворотнього зв’язку знехтувати.

Рис. 1.1

а

) б)

Рис. 1.2

Розв’язання: Для знаходження середини лінійної ділянки характеристик І_к (U_ке) графічно вирішуємо рівняння:

U_ке=E_к–R_І_к,

де R_= R_к+ R_е.

Для цього на сімействі вихідних статичних характеристик транзистора КТ 108 А (рис. 1.2,а) проводимо лінію навантаження АВ, де точка А відповідає режиму неробочого ходу (U_ке=Е; І_к=0), а точка В — режиму короткого замикання (U_ке=0, І_к=Е_к/R_). Для забезпечення температурної стабілізації приймають R_e=(0,15-0,25)R_к. Вибираємо R_e=0,2R_к=0,2500=100 Ом. Тоді

R_=1,2R_к=600 Ом;

І_к=Е_к / R_=12/600=20 мА.

Як видно з рисунка, лінія навантаження перетинає лінійні ділянки вихідних статичних характеристик в діапазоні зміни струму бази І_б в межах 0,2 мА  І_б  0,6 мА.

Робочу точку (спокою) П вибираємо всередині лінійної ділянки характеристик І_к(U_ке), якій відповідає струм бази спокою І_бп=0,4 мА. Цьому струму І_бп відповідають наступні величини: U_бп=0,29 В, І_кп=13 мА, U_кп=4 В.

Опори резисторів дільника визначаємо за формулами:

R_б2= U_б / (0,1–0,25)І_кп, R_б1= (Е_к–U_б) / (0,1–0,25)І_кп,

де U_б=U_бп+R_eI_eп, I_eп=I_кп+I_бп.

Приймаємо:

Вибираємо R_б1=3,9 кОм, R_б2=560 Ом.

Знаходимо h —параметри транзистора за вихідними і вхідними характеристиками (див. рис. 1.2, б). За вхідними статичними характеристи­ками (див. рис. 1.2, б) знаходимо:

, .

За вихідними характеристиками (рис. 12,а) визначаємо:

.

Для розрахунку величин R_вх, R_вих, К_U, К_І, К_Р використовуємо спрощену схему заміщення підсилювального каскаду (рис. 1.3) без врахування впливу внутрішнього зворотнього зв’язку, коли h₁₂=0. Тут R_б — опір переходу база-емітер по перемінному струму:

.

Рис. 1.3

Визначаємо вхідний і вихідний опори підсилювального каскаду:

;

.

Коефіцієнти підсилення за напругою, струмом і потужністю:

Коефіцієнт температурної нестабільності:

Практично прийнятне значення Sзнаходиться в межах 2-7, відповідно, параметри схеми температурної стабілізації вибрані правильно.

Для підсилювального каскаду, зображеного на рис. 1.1, визначимо доступні коефіцієнти підсилення за напругою К_Uдост і за потужністю К_Рдост, а також ємності конденсаторів С_е, С₁ і С₂, якщо каскад входить до складу багатокаскадного підсилювача з аналогічними каскадами, найнижча частота підсилюваного сигналу f_н=40 Гц, допустиме значення коефіцієнта частотних зсувів на нижчих частотах М_н=1,3, а інші параметри такі ж самі, як в прикладі 1.

Розв’язання: Доступний коефіцієнт підсилення за напругою враховує вплив внутрішнього опору джерела сигналу R_вт. Для даного каскада джерелом є каскад, звідси: R_вт=R_вих=470 Ом. Таким чином:

Ємність конденсатора у колі емітера:

.

Вибираємо С_е=390 мкФ.

Ємність розділюючого конденсатора вибираємо з умови допустимого зниження коефіцієнта підсилення в області нижчих частот:

.

Оскільки навантаженням каскада є вхідний опір наступного каскаду, R_н=R_вх=126 Ом,

Вибираємо С₁=С₂=8,2 мкФ.

Дані для самостійної роботи для розрахунку задачі наведені в табл.1.

Завдання на самостійну роботу по темі 1.

Транзисторний підсилюючий каскад з загальним емітером характеризується такими величинами: ЕРС джерела живлення Е_К, опір в колі колектора R_К, опір навантаження R_Н, внутрішній опір генератора сигналів R_ВТ, нижня гранична частота f_Н, допустимий коефіцієнт частотних спотворень М_Н. Для заданих в таблиці варіантів типу транзистора визначити: а) величини опорів в колі емітера R_Е і бази R_Б1, R_Б2; б) h – параметри транзистора; в) вхідний R_ВХ і вихідний R_ВИХ опори підсилюючого каскаду; г) коефіцієнт підсилення струму К_J, напруги К_U і потужності К_Р; д) допустимі коефіцієнти К_{U доп} і К_{Р доп} , враховуючи внутрішній опір генератора; е) ємність в колі емітера С_Е і ємність розділюючих конденсаторів С₁ і С₂. Впливом внутрішнього зв'язку знехтувати (h₁₂=0). Характеристики біполярних транзисторів наведені в додатку 1.

Таблиця 1

Варіант	Ек, В	Rк, кОм	Rн, кОм	Rвт, кОм	fН, Гц	МН	Тип транзистора
0	8	1,0	1,5	0,8	100	1,2	ГТ322А
1	9	1,1	1,4	0,9	90	1,2	ГТ322В
2	10	1,2	1,3	1,1	80	1,25	ГТ322Д
3	10	1,3	1,2	1,1	120	1,3	КТ326А
4	11	1,4	1,1	1,2	150	1,3	ГТ322А
5	10	1,5	1,0	1,3	180	1,25	КТ326Б
6	8	1,0	1,1	1,4	160	1,25	ГТ322В
7	11	1,5	1,2	1,5	170	1,2	КТ326А
8	11	1,5	1,3	1,4	110	1,2	ГТ322Д
9	10	1,0	1,4	1,3	150	1,4	ГТ322А
10	9	1,0	1,5	1,2	60	1,4	ГТ322В
11	8	1,0	1,4	1,1	70	1,3	ГТ322Д
12	11	1,4	1,3	1,0	80	1,3	КТ326Б
13	9	1,3	1,2	0,9	90	1,3	ГТ322А
14	10	1,2	1,1	0,8	120	1,2	КТ326А
15	10	1,5	1,0	1,0	140	1,2	ГТ322В
16	10	1,4	1,1	1,1	150	1,2	КТ326Б
17	11	1,3	1,2	1,2	160	1,4	ГТ322Б
18	8	0,8	1,3	1,3	170	1,4	КТ326А
19	9	0,9	1,4	1,4	180	1,5	ГТ322А