Шмидт Александр Яковлевич

Основы электронной и микропроцессорной техники

 

Основы электронной и микропроцессорной техники

 

 

Технический редактор: Волосян Е.В.

 

Лицензия ПР № 021309 от 20.09. 98

Подписано в печать ___.___.___Заказ № 1847.

Усл. Печатных листов 1, 7. Тираж – экз.
Отпечатано в редакционно-издательском отделе Магнитогорского государственного

профессионально-педагогического колледжа

455037, г. Магнитогорск, ул. Грязнова, 3

 

Содержание

 

Введение.......................................................................................... 4

Логическая структура..................................................................... 6

Входной тест................................................................................... 7

МБ №1. Элементная база электронной техники......................... 10

УЭ №1. Физические процессы в полупроводниках................... 10

УЭ №2. Полупроводниковые диоды............................................ 14

УЭ №3. Транзисторы...................................................................... 21

УЭ №4. Тиристоры......................................................................... 32

УЭ №5. Интегральные микросхемы (ИМС)................................ 38

УЭ №6. Фотоприемники с внешним и с внутренним фотоэффектом 43

МБ №2. Аппаратные средства информационной электроники 53

УЭ №7. Электронные усилители................................................. 53

УЭ №8. Усилительные каскады.................................................... 63

УЭ №9. Усилители постоянного тока (УПТ)............................... 71

УЭ №10. Электронные генераторы.............................................. 74

УЭ №11. Импульсные устройства................................................ 79

УЭ №12. Логические элементы и логические операции........... 86

УЭ №13. Триггеры.......................................................................... 93

Литература....................................................................................... 96

Эталоны ответов к тестам для самоконтроля.............................. 96

Введение

 

Миссия дисциплины в общей системе профессиональной подготовки выпускника: формирование знаний о принципе действия и устройстве электронной, микропроцессорной технике и умений производить расчет типовых каскадов по заданным условиям.

Курс основан на изучении дисциплин «Теоретические основы электротехники», «Электротехнические материалы», «Физика» и обеспечивает последующее изучение «Системы автоматизированного управления электроприводами».

Изучив дисциплину, студенты должны:

иметь представление:

– о достижениях и перспективах развития электротехники и микроэлектроники;

знать:

– принцип действия и устройство электронной и микропроцессорной техники и микроэлектроники, их характеристики и область применения;

уметь:

– производить расчет типовых электронных каскадов по заданным условиям.

Основные формы организации учебных занятий: модульный урок, лабораторная работа.

Алгоритм работы с учебно-методическим пособием:

– знакомство со структурой МБ и целью его изучения;

– выполнение входного теста;

– знакомство со структурой УЭ и целью его изучения;

– выполнение входного теста к УЭ;

– изучение УЭ;

– выполнение лабораторных работ;

– выполнение тестовых заданий к УЭ;

– выполнение тестовых заданий к МБ.

Качество усвоения знаний, проверяемое тестом, проверяемое тестом, должно соответствовать коэффициенту усвоения Кa ³ 0, 7, который определяется по формуле:

Кa = количество правильно выполненных операций / количество заданных операций.

При составлении данного учебно-методического пособия учитывались следующие параметры:

1.a – уровень усвоения содержания. Первый уровень (a₁) – ученический (узнавание). Второй уровень (a₂) – алгоритмический (воспроизведение).

2. b – ступень абстракции – научный уровень описания содержания обучения. Первая ступень (b₁) – феноменологическая (естественный язык изложения). Вторая ступень (b₂) – предсказательная (предусматривающая объяснение природы и свойств явления, причин и следствий на языке науки).

3. γ – степень осознанности. Первая степень(γ ₁) – предметная (аргументация выбора способа действия в конкретной ситуации опирается на узкий круг понятий и правил). Вторая степень (γ ₂) – межпредметная (аргументация выбора способа действия опирается на смежные области знания).

4. ν – объём информации теоретического обучения (одна страница машинописного текста в расчёте на два академических часа).

5. t – автоматизм деятельности (выражается через коэффициент автоматизма К_t = t_спец / t_студ, где: t_спец. – время, затраченное на выполнение деятельности специалистом; t _студ. – время, затраченное на выполнение деятельности студентом.

1 ³ К_t ³ 0, 5

 

Логическая структура

 

 

УЭ №1. Физические процессы в полупроводниках

УЭ №2. Полупроводниковые диоды

УЭ №3. Транзисторы

УЭ №4. Тиристоры

УЭ №5. Интегральные микросхемы (ИМС)

УЭ №6. Фотоприемники с внешним и с внутренним фотоэффектом

УЭ №7. Электронные усилители

УЭ №8. Усилительные каскады

УЭ №9. Усилители постоянного тока (УПТ)

УЭ №10. Электронные генераторы

УЭ №11. Импульсные устройства

УЭ №12. Логические элементы и логические операции

УЭ №13. Триггеры

УЭ № 14. Архитектура и функции микропроцессоров

УЭ №15. Технические характеристики микропроцессоров

УЭ №16. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в автоматизации производственного процесса

УЭ №17. Выпрямительные устройства

УЭ № 18. Вентильные преобразователи

УЭ№19. Импульсные преобразователи

 

 

Входной тест

Выберите правильный ответ.

1. Что происходит с удельной электропроводностью у металлов и сплавов при нагревании?

а) увеличивается;

б) уменьшается;

в) сначала возрастает, затем уменьшается;

г) не изменяется

д) увеличивается до определенной величины. Р=5

2. Под действием какого фактора возникает поляризация диэлектриков?

а) нагревания;

б) электрического поля;

в) магнитного поля;

г) всевозможных излучений;

д) давления. Р=5

3. С электрической изоляцией при воздействии напряжения может произойти явление....

а) электрического пробоя;

б) поляризации;

в) уменьшение электропроводности;

г) гистерезиса;

д) химического разрушения. Р=5

4. Какая группа материалов имеют полупроводниковые свойства?

а) медь, латунь, бронза;

б) германий, кремний, селен;

в) сурьма, мышьяк;

г) индий, фосфор;

д) цинк, свинец. Р=5

5. Какими способами можно увеличить электропроводность полупроводника?

а) увеличением электрического поля;

б) увлажнением;

в) нагревом;

г) добавлением примесей;

д) деформацией;

е) облучением светом. Р=6

6. По какой формуле можно рассчитать мощность, потребляемую потребителем?

а) P=U*I;

б) Р=Е*I;

в) P=I*R;

г) P=U/R. P=4

7. На каком из резисторов выделится большее количество теплоты, если: R1=2*R2, R3=3*R2, U=30B?

а) Q₁> Q₂> Q₃;

б) Q₃> Q₂> Q₁;

в) Q₃> Q₁> Q₂;

г) Q₃=Q₂=Q₁

Р=4

8. Определите направление ЭДС (тока) в проводнике, находящемся в магнитном поле со скоростью V.

а) к нам;

б) от нас;

в) нет направления;

г) под углом к северному полюсу. Р=4

9. Как изменится сила тока на потребителе, если внутреннее сопротивление источника ЭДС увеличилось?

а) останется неизменным;

б) увеличится;

в) уменьшится;

г) сначала уменьшится, потом увеличится. Р=4

10. Прибором какой системы нельзя производить измерения электрических величин в цепях переменного тока?

а) ЭМС;

б) МЭС;

в) ЭДС;

г) ФДС. Р=1

11. Каково будет падение напряжения на резисторах?

R₁=20 Ом;

R₂=30 Ом;

R₃=40 Ом;

U=10 B.

а) U1=6B U2=4B U3=8B

б) U1=10B U2=8B U3=4B

в) U1=4B U2=10B U3=6B

г) U1=4B U2=6B U3=10B Р=4

12. Как изменится напряжение на элементах схемы в момент замыкания цепи?

а) на резисторе будет постоянно увеличиваться; на конденсаторе после скачка уменьшатся;

б) на резисторе скачком увеличится, потом уменьшится; на конденсаторе будет увеличиваться;

в) будет одинаково увеличиваться;

г) будет одинаково уменьшаться.

Р=4

13. Укажите наибольшую приведенную погрешность для приборов классов точности: 0, 2; 1, 0; 2, 5

а) 0, 002; 0, 01; 0, 025

б) 0, 2%; 1%; 2, 5%

в) ±0, 2%; ±1%; ±2, 5% Р=3

14. На шкале прибора нанесен знак (ниже). Какой это прибор?

а) амперметр;

б) прибор электромагнитной системы;

в) прибор переменного тока. Р=3

15. Можно ли магнитоэлектрический прибор использовать для измерения в цепях переменного тока?

а) можно;

б) нельзя;

в) можно, если прибор подключен через выпрямитель. Р=3

16. Какое достоинство не свойственно цифровым электроизмерительным приборам?

а) многоканальность;

б) простота сопряжения с ЭВМ;

в) простота телеизмерений;

г) простота устройства и небольшая стоимость. Р=4

17. Установите соответствие.

а) число колебаний в единицу времени;	1. угловая частота;
б) время одного полного колебания;	2. период;
в) i=Im*sin*W*t;	3. частота;
г) скорость изменения фазового угла есть …	4. мгновенное значение синусоидального тока;
д) угол между током и напряжением есть …	5. фаза;
е) I=Im/2.	6. действующее значение тока.

Р=6

18. Установите соответствие.

а) линейные токи;	1) UA	5) IC
б) фазные токи;	2) IA	6) UB
в) линейные напряжения;	3) IB	7) UC
г) фазные напряжения.	4) UAB	8) UBC
	9) UCA

P=9

 

МБ № 1. Полупроводниковые приборы

a	b	g	Кt	v
1-2			0, 5

 

Цель изучения МБ: формирование знаний об устройстве, структуре, применении элементной базы электронной техники.

УЭ № 1. Физические основы электропроводности полупроводников.

a	b	g	Кt	v
			0, 5

Форма организации учебного занятия: модульный урок.

После изучения УЭ Вы будете:

знать:

– виды и свойства полупроводниковых материалов, применяемых в полупроводниковой технике.