Методические указания к курсовой работе для студентов направления 654600 "Информатика и вычислительная техника" (стр. 1 из 5)
КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электроника
Методические указания к курсовой работе для студентов направления 654600 "Информатика и вычислительная техника"
Калининград
Издательство КГТУ
2004
УДК 621.38
Э45
УТВЕРЖДЕНО
Ректором Калининградского
государственного технического
университета
АВТОР – Высоцкий Л.Г., доцент кафедры систем управления и вычислительной техники Калининградского государственного технического университета
Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой систем управления и вычислительной техники Калининградского государственного технического университета 19 марта 1991г. протокол №8
РЕЦЕНЗЕНТ – кафедра систем управления и вычислительной техники Калининградского государственного технического университета
© Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства, 1992г.
Концепция подготовки инженера – системотехника по направлению 654600 "Информатика и вычислительная техника" предполагает, что в результате изучения ряда дисциплин технической направленности выпускник получает сумму знаний и навыков, достаточных для эффективной эксплуатации комплекса вычислительных средств, проектирования и изготовления отдельных функциональных схем и блоков электронно-вычислительной аппаратуры.
Курс “Электроника” является базовым для всего цикла технических дисциплин данного направления и ориентирован на изучение принципов работы и характеристик электронных полупроводниковых элементов, приобретение практических навыков расчёта и проектирования простейших электронных схем.
Курсовая работа по данной дисциплине направлена на решение вопросов схемотехнического проектирования функциональных схем на основе серийных микроэлектронных элементов, согласования их входных и выходных сигналов. Выполнение работы требует знания основ усилительных устройств, логических и запоминающих (триггерных) элементов.
ОУ - операционный усилитель;
ИС - интегральная серия;
ТТЛ - транзисторно-транзисторная логика;
ЛЭ - логический элемент;
МС - микросхема;
КМОП-логика - логика на комплиментарных МОП-транзисторах;
МОП-транзистор - транзистор на основе структуры металл-окисел-полупроводник;
ФИ - фотоизлучатель;
ФП - фотоприёмник;
ИУ - интегральный усилитель.
1. Основные задачи курсовой работы и требования к её выполнению
1.1 Цель и содержание курсовой работы
Основной целью курсовой работы является:
1. Приобретение студентами навыков самостоятельной работы по проектированию функциональных электронных схем;
2. Изучение схемотехники основных электронных устройств, на которых базируется комплекс технических средств АСУ;
3. Приобретение опыта оформления технической документации в соответствии с требованиями ЕСКД.
1.2 Задание на курсовую работу (общие положения)
Курсовая работа выполняется по индивидуальным заданиям, утвержденным заведующим кафедрой (Приложение 1, табл. 2, 3). Каждое задание содержит набор параметров входного сигнала проектируемого функционального устройства и перечень требований к разрабатываемой схеме. Все задания разбиты на две группы, первая из которых ориентирована на усилитель с регулируемым в определенной последовательности коэффициентом усиления, а вторая на усилитель с коммутатором входных сигналов.
Исходные данные для проектирования определяются по номеру студента в группе из табл. 2 (для студентов специальности "Автоматизированные системы обработки информации и управления") и 3 (для студентов специальности "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети ") Приложения I.
1.3 Оформление курсовой работы
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки и графической части, подготавливаемой на листах формата 24.
1.3.1 Содержание и оформление пояснительной записки
Пояснительная записка должна содержать:
1. Титульный лист (Приложение 2);
2. Реферат;
3. Содержание (оглавление);
4. Перечень сокращений;
5. Перечень исходных данных для проектирования;
6. Описание процесса проектирования;
7. Список использованной литературы.
Реферат оформляется в соответствии с ГОСТ 7.32-81 и содержит сведения об объёме записки, количестве иллюстраций, таблиц, а также перечень ключевых слов и краткое описание процесса решения задачи.
Описание хода проектирования разбивается на параграфы, каждый из которых посвящен разработке одного из блоков схемы усилителя. Последним является параграф, в котором уточняется схема проектируемого устройства с учетом особенностей реализации на конкретной элементной базе.
Каждый параграф включает:
1. Перечень исходных данных для проектирования рассматриваемого блока;
2. Производимые при необходимости математические расчёты;
3. Краткий анализ возможных вариантой решения и обоснование выбранного;
4. Состав элементов реализации.
Список используемой литературы оформляется в соответствии с ГОСТ 7. 32-81.
1.3.2 Оформление графической части
Графическая часть курсовой работы подготавливается на двух листах формата 24. На первом из них изображается уточненная с учетом особенностей реализации структурная схема усилителя и временная диаграмма работы распределителя. На втором листе представляется принципиальная электрическая схема всего спроектированного устройства, которое оформляется в виде отдельного функционального узла. Шифр работы - КР<номер специальности>.<номер группы>.
Оформление графической части производится в соответствии с ГОСТ 2.701-84 /1; 2; 20/ для чертежей с машинной обработкой.
К защите допускаются после проверки руководителем только те работы, которые выполнены в соответствии с приведенными выше требованиями. Оценка работы производится комиссией по результатам зашиты.
2. Методологические указания и рекомендации к выполнению курсовой работы
2.1 Структурная схема проектируемого устройства
2.1.1 Усилитель с переменным коэффициентом усиления
Упрощенная структурная схема проектируемого устройств представлена на рис. 1 и включает следующие блоки:
1. Генератор прямоугольных импульсов (G);
2. Распределитель (Р) сигналов управления;
3. Усилительный каскад с переменным (управляемым) коэффициентом усиления.
Предполагается, что прямоугольные импульсы генератора G поступают с периодом Tj (j = l, 2, ..., 28; см. Табл. 2 Приложения 1) на циклический распределитель Р, который под их воздействием вырабатывает управляющие сигналы, приводящие к установке коэффициента Кji (i = 1, 2, ..., n; см. Табл. 2 Приложения 1) каскада.В соответствии с конкретными особенностями реализации структурная схема проектируемого устройства может быть расширена дополнительными блоками: делителем частоты, преобразователями уровней и так далее.
2.1.2 Усилитель с коммутатором входных сигналов
Упрощенная структурная схема проектируемого устройства представлена на рис. 2 и включает следующие блоки:
1. Коммутатор аналоговых сигналов (SW);
2. Усилительный каскад.
Предполагается, что коммутатор аналоговых сигналов SW поочередно подсоединяет один из входных сигналов Uвх1 (i = 1, 2, ..., n; см. Табл. 3 Приложения 1) с периодом Tj (j=l, 2, ..., 28; см. Табл. 3 Приложения 1) к входу усилительно
го каскада. 
Коммутатор аналоговых сигналов SW представляет собой устройство /18/ для преобразования пространственно разделенных сигналов в сигналы, разделенные во времени. Структурно коммутатор (рис. 3) состоит из генератора прямоугольных импульсов G, распределителя сигналов Р и поля ключей. Таким образом, и усилитель, с управляемым коэффициентом усиления (см. рис. 1), и рассматриваемое устройство состоят практически из одних и тех же блоков.П Р И М Е Ч А Н И Е. Студенту разрешается выбирать собственные методы решения поставленной задачи в рамках указанных исходных данных его варианта.
2.2 Разработка схемы усилительного каскада
2.2.1 Усилитель с переменным коэффициентом усиления
В рамках данной курсовой работы предлагается реализовать схему усилительного каскада на основе прямого (рис. 4) или инверсного (рис. 6) включения операционного усилителя (ОУ). В табл. 2 режим включения указан посредством символов П (прямое) или И (инверсное). Для схемы прямого включения коэффициент усиления каскада определяется как 
(1)что позволяет регулировать К через изменение как R2 так и R1
Выбор конкретного варианта управления коэффициентом Ku предоставляется студенту. При выборе номиналов и марок резисторов необходимо руководствоваться следующими правилами:
1. Суммарно R1 + R2 ³ 100 Rн(R2н), где Rн(R2н) - минимально допустимое сопротивление нагрузки, приводимое в справочных данных ОУ. Если же Rн не указано, то его расчет производится по формуле