Двоично-кодированные десятичные числа и десятичная арифметика: взвешенные и невзвешенные коды, коды с обнаружением ошибок, коды с исправлением ошибок. Десятичное сложение и вычитание в двоично-десятичном коде.
Арифметика повышенной точности. Арифметика чисел с плавающей запятой.
3. Булева алгебра и логические схемы.
Булева алгебра. Основные определения. Таблица истинности и булевы (логические) функции. Теоремы булевой алгебры и их применение. Понятие терма булевской переменной.
Каноническая сумма минтермов. Каноническое произведение макстермов. Упрощение логических функций с помощью карт Карно (диаграмм Вейча) и теоремы разложения.
Логические схемы. Основные типы логических элементов. Понятие базисных логических элементов. Универсальные логические элементы «и-не», «или-не». Представление булевских функций в различных базисах. Логические элементы «исключающее или» и «исключающее или-не».
Примеры анализа и синтеза простейших логических устройств. Мажоритарный элемент.
Классификация цифровых электронных устройств. Основные обозначения. Основы схемотехники логических элементов на транзисторных ключах. Монтажная логика. Элементы с открытым коллектором. Элементы с Z-состоянием.
Понятие и свойства ТТЛ, КМОП-логики
4. Комбинационные логические устройства.
Мультиплексоры. Логические схемы мультиплексоров. Способы наращивания. Мультиплексор - универсальный логический элемент, использование для синтеза логических функций. Мультиплексоры ТТЛ и КМОП: таблицы истинности, основные схемы включения.
Демудьтиплексоры и дешифраторы. Логические схемы, принцип работы, таблицы истинности, способы наращивания, синтез логических функций: ТТЛ и КМОП демультиплексоры и дешифраторы. Шифраторы.
Примеры использования мультиплексоров, демультиплексоров, шифраторов и дешифраторов в сложных логических устройствах.
Цифровые компараторы. Логическая схема однозарядного компаратора. Таблица истинности компаратора.
Передача информации с контролем четности. Принцип формирования паритетного бита. Пример использования ИМС К155 ИП2 в системе передачи информации.
5. Комбинационные арифметические устройства.
Полусумматор. Логическая схема. Полный сумматор с последовательным переносом. Способы наращивания. Последовательный сумматор.
Вычитатель. Логическая схема. Двоичный вычитатель с последовательным переносом.
Сложение и вычитание чисел в параллельном арифметическом блоке. Принцип быстрого сложения и вычитания. Сумматор с параллельным переносом.
Двоично-десятичный сумматор. Особенности формирования сигнала переноса.
Сумматоры ТТЛ. Основные микросхемы. Схема для перемножения двоичных чисел.
Сумматоры и умножители КМОП. Сумматор на основе мультиплексора.
6. Сложные комбинационные устройства.
Арифметико-логические устройства. Способы функционирования и наращивания. Примеры микросхем, арифметико-логических устройств ТТЛ и КМОП-логики совместно с блоком ускоренного переноса.
Программируемые логические матрицы. Основные принципы построения ПЛМ. Примеры ТТЛ и КМОП микросхем ПЛМ.
Применение программируемых логических матриц и арифметико-логических устройств в современной электронной технике.
7. Последовательностные логические устройства.
Основные определения. Примеры последовательностных устройств. Триггеры. Таблица состояний. Временные диаграммы.
Структурная модель последовательностного устройства (ПУ). Описание работы ПУ с помощью таблицы и диаграммы состояний. Основы синтеза и анализа ПУ.
Примеры разработки ПУ. Десятичный счетчик. Трехразрядный реверсивный счетчик. Сдвиговые регистры.
8. Счетчики, триггеры, сдвиговые регистры и элементы памяти, выполненные в виде интегральных схем.
8.1.Предварительно устанавливаемый десятичный счетчик. Способы деления синхрочастот на заданное число.
Счетчики ТТЛ с последовательным переносом. Организация деления частоты на МС К155ИЕ5, К155ИЕ4, 155ИЕ2.
Счетчики ТТЛ с параллельным переносом (К155ИЕ9,К155ИЕ6). Способы наращивания. Счетчики КМОП.
8.2. Логические схемы интегральных триггеров. Простейшие триггерные ячейки - асинхронные и синхронные триггеры.
Триггеры М -структуры.
Некоторые типы триггерных ИМС.
8.3. Интегральная схема сдвигового регистра.
Основные типы регистров в интегральном исполнении.
Накопительные и сдвигающие регистры.
Регистры ТТЛ. МС К155ИР15, К155ИР1, К155ИР13.
Регистры сдвига КМОП.
8.4. Синхронный четырехразрядный буфер данных. Понятие общей шины. Адресные шины и шины данных. Организация двунаправленной линии передачи данных.
8.5. Запоминающие устройства.
Основные типы памяти.
Запоминающие устройства с произвольным доступом.
Организация памяти с линейной выборкой.
Системы адресации памяти.
Связь кристаллов памяти с линией ЭВМ.
Статические и динамические ОЗУ на МОП-транзисторе.
Постоянные запоминающие устройства.
Память с последовательным доступом. Последовательная память с циклическим воспроизведением информации.
9. Аналого-цифровые операции.
Оцифровывание сигнала. Дискретный сигнал. Спектр дискретного сигнала.
Восстановление непрерывного сигнала Погрешности дискретизации восстановления.
Применение аналоговых ИМС выборки с запоминанием и компараторов в аналого-цифровых преобразованиях.
Основы схемотехники цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Аналого-цифровой преобразователь. Метод последовательных аппроксимаций.
АЦП со ступенчатым изменением опорного напряжения.
АЦП со следящим преобразованием.
10. Конструкции основных логических элементов.
Конструктивные особенности логических микросхем ТТЛ и КМОП. Принципиальные схемы базисных логических элементов.
Простейшая схема триггера Шмитта.
11. Основы аналоговой микросхемотехники.
Основные аналоговые функции, выполняемые ИМС. Классификация аналоговых микросхем, методы описания. Примеры аналоговых микросхем. Условные обозначения.
12. Характеристики операционного усилителя (ОУ).
Введение в теорию ОУ. Понятие идеального операционного усилителя. Анализ схем на основе идеального ОУ с обратной связью.
Реальный ОУ. Погрешность и стабильность коэффициента усиления.
Частотная характеристика. Методы коррекции. Переходная характеристика.
Напряжение смещения, входной ток смещения.
Синфазный коэффициент ослабления.
Трехкаскадная схема ОУ. Токовое зеркало. Схема Дарлингтона. Комплементарный повторитель.
Входное и выходное сопротивления.
Сравнительный анализ характеристик реального и идеального ОУ.
13. Применение ОУ.
Суммирующий и вычитающий усилитель.
Преобразователи ток-напряжение и напряжение-ток.
Детекторы на основе ОУ. Прецизионный детектор-выпрямитель. Прецизионный двухпозиционный выпрямитель. Прецизионный пиковый детектор.
Логарифмический преобразователь.
Экспоненциальный сумматор. Токовый интегратор - зарядовый сумматор.
Триггер Шмитта.
Стабилизатор напряжения. Источник постоянного тока.
ОУ с электронным управлением коэффициента усиления.
Прецизионный выпрямитель.
Измерительный усилитель.
Экспоненциальный преобразователь, схема возведения в степень. Функциональный генератор.
Прецизионная схема ограничения.
Схема переключения полярности коэффициента усиления.
Симметричный двухсторонний ограничитель.
Генератор отрицательного входного сопротивления. Гиратор. Имитатор индуктивности.
14. Активные фильтры.
Простейшие фильтры высоких и низких частот. Полосовые фильтры. Фильтры первого и второго порядка. Фильтры Баттерворта и Чебышева.
Активный фильтр нижних частот - интегральный.
Активный фильтр верхних частот - дифференциальный.
15. Аналоговые умножители.
16.
Основы схемотехники аналоговых умножителей. Особенности конструкций. Применение аналоговых умножителей для получения амплитудно- и частотно-модулированных колебаний.
Демодуляция и преобразование частоты с использованием аналогового умножителя.
16. Источники питания и усилители мощности.
Основные микросхемы стабилизаторов напряжения и усилителей мощности. Особенности функционирования и применения.
Практические занятия.
1. Системы счисления, преобразование чисел, арифметические операции в различных системах счисления. Кодирование десятичных чисел. (3 часа).
2. Построение таблиц истинности, преобразование логических функций, нахождение минимальных сумм и произведений с использованием карт Карно, анализ и синтез комбинационных логических схем. (5 часов).
3. Реализация произвольных логических функций, заданных с помощью таблиц истинности. Использование шифраторов, дешифраторов для преобразования кодов, построение комбинационных устройств различного назначения. (3 часа).
4. Анализ и синтез последовательностных логических схем. Функции возбуждения. Синтез последовательностных устройств на основе триггерных ячеек. (6 часов).
Лабораторные занятия.
1. Исследование характеристик логических элементов ТТЛ и КМОМ.
2. Применение счетчиков и регистров в цифровых устройствах.
3. Цифровые интегральные схемы.
4. Синтез комбинационных и последовательностных логических устройств.
5. Генераторы на основе логических схем.
6. Исследование операционного усилителя.
7. Исследование активных RC-фильтров на ОУ.
8. RC-автогенератор на ОУ.
Примечание: Лабораторные работы 6,7 и 8 в настоящий момент выполняются
в курсе «Основы радиофизики».
Распределение времени студентов по видам занятий и формы контроля
Таблица 1.
| №№ | Раздел программы | лекции | практ. занятия | лаб. занятия | самост.работа |
| Ч а с ы | |||||
| 1. | Введение | 2 | |||
| 2. | Системы счисления и арифметика | 4 | 3 | ||
| 3. | Булева алгебра и логические схемы | 6 | 3 | ||
| 4. | Комбинационные логические устройства | 10 | 2 | 2 | |
| 5. | Комбинационные арифметические устройства | 8 | |||
| 6. | Сложные комбинационные устройства | 4 | 3 | 2 | |
| 7. | Последовательностные логические устройства | 8 | 3 | ||
| 8. | Счетчики, триггеры, сдвиговые регистры и элементы памяти, выполненные в виде интегральных схем | 18 | 3 | 2 | |
| 9. | Аналого-цифровые операции | 8 | 2 | ||
| 10. | Конструкции основных логических элементов | 4 | 2 | ||
| 11. | Основы аналоговой микросхемотехники | 2 | |||
| 12. | Характеристики ОУ | 6 | 2 | ||
| 13. | Применение ОУ | 14 | |||
| 14. | Активные фильтры | 4 | 2 | ||
| 15. | Аналоговые умножители | 6 | |||
| 16. | Источники питания и усилители мощности | 2 | |||
Таблица II