ПОӘК 042-14-02-03 20. 280/02-2012 Баспа №1 01. 09. 2012ж



бет1/8
Дата31.01.2018
өлшемі0,88 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8

ПОӘК 042-14-02-03.1.20.280/02-2012

Баспа 1 01.09.2012ж.

беттің -сі




ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ


3 деңгейлі СМЖ құжаты

ОӘК

ПОӘК 042-14-02-03.1.20.280/02-2012

«Электроника» пәннің оқу-әдістемелік кешені

Баспа 1

«Микроэлектроника»

ПӘНІНЕН ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕН

050704 – Есептеуіш техника және программалық қамсыздандыру мамандығы үшін



ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР


Семей 2012

мазмұны


1

Глоссарий

3

2

Дәрістер

3

3

Зертханалық сабақтар

39

4

Студенттің өздік жұмысы

40


1. ГЛОССАРИЙ.


Электроника – бұл төмендегi бөлiмдердi меңгеретiн ғылым және техника саласы:

  1. электровакуумдық және жартылай өткiзгiштi аспаптардың физикалық құрылымын;

  2. электровакуумдық және жартылай өткiзгiштi аспаптардың электрлiк сипаттамалары және параметрлерiн;

  3. электровакуумдық және жартылай өткiзгiштi аспаптардың қолданылуына негiзделген жүйе мен қондырғылардың қасиетiн.

Жартылай өткiзгiштi интегралды микросхема – Элементтер мен жалғағыш өткiзгiштер бiр технологиялық циклмен дайындалатын жартылай өткiзгiш материал көлемiнде,герметикалық қабықшасы бар микроминиатюрлi функционалды электроннды аппаратура түйiн.

Электронды-кемтiктi ауысу – бiреуiнде электронды,ал екiншiсiнде кемтiктi электр өткiзгiштiктi екi жартылай өткiзгiштiң шекара аймағы.

Жартылай өткiзгiштi диод – ауысу қасиетi қолданылатын, бiр p-n-ауысулы және екi шығысы бар жартылай өткiзгiштi аспап.

Аналогты микросұлбалар – аналогты дабалды түрлендiрiп және өңдейтiн микросұлба.

Цифрлы микросұлба – цифрлы код түрiнде берiлген ақпаратты өңдеу үшiн арналған микросұлба.

Демультиплексор – цифрл дабылды бiр кiрiстен бiрнеше шығысқа тарататын цифрлы микросұлба.

Мультиплексор – дабылдарды бiрнеше кiрiстен бiр шығысқа коммутациялау үшiн арналған цифрлы микросұлба.

Цифрлы компаратор – сандардың n-разрядты екiлiк немесе екiлiк-ондық кодтарын салыстыру нәтижесiн тiркейтiн құрылғы.

Екiлiк сумматор – n-разрядты екiлiк сандардың арифметикалық қосындысын формалау үшiн арналған цифрлы микросұлба.

Есте сақтау құрылғысы - ақпаратты жазу, сақтау және оқу үшiн арналған құрылғы.

Триггер – бiр бит мәлiметтi сақтай алатын қабiлетi бар логилық құрылғы.

Санауыш – циклдi түрде бiр күйден екiншi күйге дабылдың әсерiнен ауысатын цифрлы құрылғы.

Биполярлы транзистор – қуатты күшейту үшiн, электрөткiзгiштiгi қайталанып тұратын үш аймақтан тұратын электротүрлендiргiштi аспап.

2. ДӘРІСТЕР.


Дәрістер – мақсаты берілген пәннің теориялық сұрақтарын белгілі бір тұрақты логикалық тұрғыдан қарастыратын, оқу сабақ түрі.

1-дәріс.

Тақырып. Кіріспе. Сандық интегралдық микросұлбалардың негізгі параметрлері және шартты белгілену жүйесі, классификациясы.

Дәріс сабағының құрылымы:

  1. Функционалдық интегралды микросұлбаның белгісі.

  2. Дешифратордың түрлендіргіші.

  3. Сандық миқросұлбаның белгісі.

1) Функционалдық интегралды микросұлбаның белгісі.



Функционалдық белгісі бойынша интегралды микросұлбаның (операционды күшейткіштер, кернеу компараторлары, таймерлер, тұрақты кернеу стабилизаторы) анлогты сигналдарды өдейді және түрлендіреді. Мұндай сигналдарда ақпаратты тасушы амплитуда немесе импульс ұзақтығы, амплитуда, жиілік немесе синусоидалы кернеу фазасы, тұрақты кернеу деңгейі болып табылады. Цифрлық микросұлбалар цифрлы код түріндегі ақпараттарды өңдеу үшін арналған. Мұндай микросұлбалардың кез-келген кіріс немесе шығысында тек екі кернеу деңгейі: логикалық нөл және логкалық бірлік. Цифрлық аналогтық (ЦАТ) және анлогтық –цифрлық түрлендіргіштерге (АЦТ) арналған микросұлбаларды аналогтық қатарына жатқызады.

  1. Дешифратордың түрлендіргіші.

Сандақ электронды термометр функционалдық сұлбасында (температура диапазоны 20-дан 400оС дейн) құрылғының аналогтық бөлігіне тұрақты тоқ күшейткіші (ТТК) және 12-разрядты АЦТ жатқызады, сандық бөлігіне – екілік кодты екілік ондық кодқа түрлендіргішін (X/Y) және бұл кодты төрт сандық жетісегментті индикаторлы басқарушы кодқа түрлендіргіш DC дешифраторы (сур.1.1).

Сурет 1.1

Сандық микросұлбаларды комбинационды және сатылы деп бөлуге болады. Комбинационды сандық құрылғының шығыс сигналының мәні уақыттың кез-келген мәнінде кіріс сигналының сол уақыт мәнәмен анықталады. Оларға логикалық элементтер, сумматорлар, код компараторлары, дешифраторлар, мультиплексорлар, код түрлендіргіштері жатқызылады. Сатылы сандық құрылғыларда есте сақтау жадылар болады. Олардың ағымдағы тактідегі шығыс сигналдары, осы тактідегі немесе алдыңғылардығы кіріс сигналдарының мәнімен анықталады. Сандық құрылғының жұмыс тактісі деп сандық кодтаудың уақыт бойынша да және деңгей бойынша да дискретизацияланады деп есептелінетін, әр бір сигнал деңгейіне берілетін соңғы уақыт қимасы. Сатылы сандық құрылғының қатарына триггерлер, регистрлер, санауыштар, оперативті есте сақтау құрылғысы, микропроцессорлар және микроконтроллер жатқызылады.

Сандық микросұлбаның белгіленуі, функционалдық белгісі бойынша мысалға, К555ЛА3 серия нөмірі (К555), топтама (Л-логикалық элемент) және түрі (А-элемент ЖӘНЕ-ЕМЕС). Серияның бірінші саны конструкторлық-технологиялық белгісін сипаттайды (1,5,6,7-жартылайөткізгішті; 2, 4, 8-гибридті; 3-қалғандары). Кең қолданылатын сандық микросұлбалар жартылай өткізгішті технология бойынша орындалады, яғни кремнийлі кристалдың көлемін және беттігін фотолитография әдісімен.

3) Сандық миқросұлбаның белгісі.

Сандық микросұлбаларды өндіру үшін келесі логикалық базистар қолданылады:



  • ТТЛ (К155, К133) - транзистор-транзисторлық логика;

  • ТТЛШ (К555, К1533) - ТТЛ Шоттки диодымен;

  • КМОП (К564, К1830) - комплементарлық МОЖ-технология;

  • n-МОП (К580, К1816) - n-каналды МОЖ-технология;

  • ЭСЛ (К100, К500) - эмиттерлік-байланысқан логика.

Анықтамаларда сандық құрылғының әр бір сериясы үшін логикалық 0 және 1 деңгейлері, орташа ұстамдылық, қолданылатын қуаты,жүктемелік қабілеті келтіріледі. Экономикалық тиімді микро-сұлбалар қатарына КМОЖ технология бойынша жасалынғандар жатқызылады. Жылдамдығы бойынша бірінші орында ЭСЛ-микросұлбалар, одан кейін ТТТЛШ.

Кеңес етілетін әдебиет.

Негізгі.

  1. Цифровые и микропроцессорные устройства: Учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,1998.–164 с.


2-дәріс.

Тақырыбы. Ақпараттың сандық құрылғыға берілуі.

Дәріс сабағының құрылымы:

  1. Сандық құрылғыда екілік жүйесіне ауыстыру.

  2. Екілік ақпараттың жазылуын қысқарту үшін микропроцессорлық техникада колдану.

Сандық құрылғыда ақпаратты өңдеу ереже бойынша есептелудің екілік жүйесінде жүзеге асырылады. Ондық санды екілікке ауыстыру бөлу әдісі арқылы орындауға болады. Ізделініп отырған сан бөлінгеннен кейінгі қалған қалдық түрінде, соңғысынан бастап жазылады. Мысалға:

Ақпараттың кіріс және шығыс құрылғысында, жазу үшін кез-келген ондық санның төрт екілік разряд берілетін, ондық сандардың екілік-ондық түрлері кеңінен қолданылады:

4710 =0100 01112-10

Екілік ақпараттың жазылуын қысқарту үшін микропроцессорлық техникада оның оналтылық берілуі қолднылады. Бір оналтылық символға екілік тетрада сай келеді.

Сандардың әр түрлі санау жүйесіндегі сәйкестігі


Ондық сан

Оналтылық сан

Екілік сан

0

1

2



3

4

5



6

7

8



9

10

11



12

13

14



15

0

1

2



3

4

5



6

7

8



9

A

B



C

D

E



F

0000

0001


0010

0011


0100

0101


0110

0111


1000

1001


1010

1011


1100

1101


1110

1111


Сегіз еклік разряд (бит) бір байты құрайды. Микропрцессорлық құрылғысының жадысы әдетте байттік ұйымдастық болады.

Байт көмегі бойынша мәндердің әртүрлі ақпаратын беруге болады:



  1. Ешқандай белгісі толық сан (0 ден 255 дейін);

  2. 0 ден 99 дейінгі сан екілік-ондық кодта;

  3. Микропроцессорлық командалардың кодтық берілуі;

  4. Сегіз датчиктің күйі;

  5. Көрсету үшін жеті кіші разряд қолданылатын Х кодтағы тура,кері және қосымша белгісі бар екілік, Х-сан модулі (0-ден 127-дейін) Сегізінші разряд – белгісі бар (0 – тұрақты сандар үшін, 1 – айнымалылар үшін).

Мысалы:

+16

 

-16

 

Тура код

0,Х

00010000

1,Х

10010000

Кері код

0,Х

00010000

1,

11101111

Қосымша код

0,Х

00010000

1,+1

11110000

Ассемблер тілінде сандарды жазу үшін В, Q, H суффикстары қолданылады:

 


- ондық сан

139

- екілік сан

10100101B

- сегіздік сан

357Q

- оналтылық сан

8EH  немесе  0FAH

 

Оқытылған тақырып бойынша келесілерді есте сақтаған пайдалы:



  1. тұрақты сандардың тура, кері және қосымша кодтары сәйкес келеді;

  2. айнымалы санның қосымша кодын алу үшін тұрақты сан кодын терістеп және бірді қосу керек;

  3. Санның қосымша кодын тураға түрлендіру үшін,сол ереже бойынша жүзеге асырылады, яғни тура кодты қосымша кодқа;

  4. оналтылық сан A-F әріптерінен басталады, ассемблер тілінде жазылу кезінде сол жақтан нөлмен толықтырылады.

 Бақылау тапсырмасы

 1. 137 санының екілік кодын анықтаңыз.

2. 137Q санының екiлiк кодын жазыңыз.

3. 0ВСН санының екiлiк кодын анықтаңыз.

4. 93 қосу санының қосымша кодын жазыңыз.

5. Минус 125 санының қосымша кодын жазыңыз.

6. 58 санын екiлiк-ондық код түрiнде жазыңыз.

7. Санның тура кодын көрсетiңiз,егер қосымша коды 9ЕН болса.

8. Санның қосымша коды 7АН. Санның тура кодын жазыңыз.

9. +100 және 55 санының қосымша кодының қосындысын анықтаңыз

10. 55 және + 95 санының қосымша кодының қосындысын анықтаңыз.

Әдебиет.

2(О)
3-дәріс.



Тақырып. Логикалық функция және олардың түрленуi.

Дәріс сабағының құрылымы:

  1. Сандық құрылғылардың логикалық функциясы.

  2. Логикалық функцияны түрлендiруі.

  3. Карно картасының жазылу ережесi.

Сандық құрылғыны жобалайық, шығысында логикалық 1 болатын, егер үш кiрiс сигналының екеуi бiрлiк мәндi қабылдаса. Ақиқат таблицасында F шығыс функциясы үшiн, үш кiрiс айнымалы А, В және С кiрiс сигналының сегiз мүмкiн болатын терiмi нөлден жетiге дейiн нөмiрленген. (сур.3.1)




А  В  С

F

0
1
2
3
4
5
6
7

0  0  0
0  0  1
0  1  0
0  1  1
1  0  0
1  0  1
1  1  0
1  1  1

0
0
0
1
0
1
1
1

Рис.3.1
Әр бiр терiм үшразрядты екiлiк код терiм нөмiрiне сәйкес. Оң жақ бағанада әр бiр терiмге F логикалық функциясының мәндерi көрсетiлген. Ақиқат таблицасы бойынша логикалық функцияға ЖДҚФ (жетiлдiрiлген дизъюнктивтi қалыпты форма) түрiнде теңдiк құруға болады, яғни функцияның бiрлiк терiмiне сай логикалық көбейтiндiлер қосындысы түрiнде :

 

(3.1)

 

(3.1) Теңдiгi қарапайым логикалық элементтер орындайтын логикалық қосу (дизъюнкция), көбейту (конъюнкция), терiстеу (инверсия) операцияларының көмегiмен жазылған. (сур.3.2).



“Ерекше НЕМЕСЕ” операциясы ЖДҚФ – да мына түрде жазылады

(3.2)

   

Терiм нөмерi



A

B

AB



A+B





0
1
2
3

0
0
1
1

0
1
0
1

0
0
0
1

1
1
1
0

0
1
1
1

1
0
0
0

0
1
1
0

Элемент


Белгiленуi

ЖӘНЕ


ЛИ

ЖӘНЕ-НЕ


ЛА

НЕМЕСЕ


ЛЛ

НЕМЕСЕ-НЕ


ЛЕ

Ерекше
НЕМЕСЕ

ЛП

Сур.3.2

Логикалық функцияны түрлендiру үшiн келесi Буль алгебрасының заңдары қолданылады:

1) Орын ауыстыру А+В=В+А, АВ=ВА;

2) Жиынтықты (А+В)+С=А+(В+С), (АВ)С=А(ВС);

3) Тарату А(В+С)=АВ+АС;

4) Екi жақты

5) Екi жақты терiстеу

 ЖДҚФ-да бұрын жазылған үш айнымалының логикалық функциясы мына түрде берiлуi мүмкiн



 (3.3) теңдiгi бойынша құрылғының функционалдық сұлбасы құрылды (Сур.3.3).



Логикалық функцияны Венна диаграммасында кескiндеуге болады (Сур.3.4). Шеңбердiң iшiндегi аймақ айнымалының тура мәнiне сәйкес, сыртындағы – терiстеуге сәйкес. Венна диаграммасы екi және үш айнымалы бульдiк функцияны минимизациялау үшiн, логикалық теңдiк пен теңсiздiктi дәлелдеу үшiн



Сур. 3.4


Үш және төрт айнымалы логикалық функцияны минимизациялау үшiн Карно картасын қоолданған ыңғайлы (Сур.3.5,а және в). Карно картасы әр бiр тор көздерiнде ақиқат кестесiнiң белгiлi бiр терiмiне сәйкес тiкбұрышты кесте (Сур.3.5,б және г). Картада айнымалының тура мәнiнiң аймағы және әр бiр терiмге логикалық функцияның мәнi тiркейдi (0,1 немесе Х, егер функция берiлген терiмде анықталмаса).


Сур.3.5

Карно картасы бойынша логикалық функция үшiн минимизацияланған теңдеудiң жазылу ережесi:

1) Бiрлiкпен толтырылған блоктар бөлiнедi;

2) блок тiкбұрышты болу керек және 1, 2, 4 , 8 тор көздерiнен тұру керек;

3) блоктар мүмкiндiгiнше үлкен болу керек, ал олардың сандары азболуы керек;

4) Сол және оң, сол сияқты үстiңгi және астыңғы карта жолдары көршiлес болып саналады;

5) Бiр тор көз бiрнеше блокқа кiруi мүмкiн;

6) Кесек блокты алу үшiн, функция кез-келген түрде анықталуы мүмкiн (Х тұрған терiмде);

7) Бөлiнiп алынған блокты көрсететiн функция логикалық көбейтiндiлер ЛК түрiнде жазылады;

8) Егер оның нақты мәндерiнiң облыстрының блогы теңбе - тең бөлiнбесе, айнымалы ЛК құрамына кiрмейдi;

9) Егер қарастырылып отырған блок оның инверстiк мән облысында жатса, айнымалы инверсиялы ЛК құрамына кiредi;

10) Блоктағы нөлмен толтырылған тор көздерiн топтау кезiнде, сол ереже бойынша логикалық функцияның инверсиялық мәнiн аламыз.

Карно картасы бойынша (Сур.3.5,а) V төрт айнымалы логикалық функциясы мына түрде жазылады

 Құрылғыға сай тарату варианты (Сур. 3.6,а) түрлендiрудi ескередi



Сур.3.6


Карно картасына сәйкес келетiн (сур .3.5,в), үш айнымалы F логикалық функция (оның ақиқат таблицасы сур.3.1 бiрдей), жоғарыдағы ереже бойынша мына түрде жазылады:

F = XY + XZ + YZ .

Екi жақтылық формуласын қолданып,ЖӘНЕ –НЕ элементтерiне таратуға ыңғайлы, мына түрге түрлендiруге болады (сур.3.6,б):

Логикалық элементтерде комбинационды сандық құрылғыны жобалау кезiнде, келесi тәртiптi ұсынуға болады:

1) Есеп шарты анықталады (жетiлдiрiлiп отырған құрылғы нақты не iстеу керек екендiгi анықталады, оның жұмыс алгоритмi нақтыланады);

2) Берiлген құрылғыға логикалық функция үшiн ақиқат кестесi құрылады;

3) Карно картсының көмегiмен логикалық функцияны минимизациялау жүргiзiледi;

4) Функция берiлген элементтiк базада тарату үшiн ыңғайлы түрге түрленедi;

5) Интегралды микросұлбалардың таңдалынған сериялы, логикалық элементтерде сандық құрылғының принципиалды сұлбасы жетiлдiрiледi (сур.3.7).


К155ЛА3

К55ЛА3


КР1533ЛА3

КР531ЛА3


 

К155ЛП5

К555ЛП5


КР1533ЛП5

КР531ЛП5


 

К155ЛЛ1

К555ЛЛ1


К531ЛЛ1

 


К155ЛИ1

К555ЛИ1


КР1533ЛИ1

КР531ЛИ1


 



К155ЛР3

К155ЛД1

К155ЛН1

К155ЛЕ1






Параметр

Микросұлба сериясы

К155

К555

КР1533

КР531

Рорт, мВт

tз.орт, нс

Ioкiрiс, мА

I1кiрiс, мА

Iошығ, мА

I1шығ, мА

N


10

20

1,6



0,04

16

0,4



10

2

18

0,4



0,02

8

0,4



20

1,2

14

0,2



0,01

8

0,4



40

19

5

2



0,05

20

1



10

Сур.3.7. ТТЛ және ТТТЛШ логикалық элементтер микросұлбалар мысалдары Рорт. – орташа пайдалану қуаты; tз.орт – таратылудың орташа бөгелуi; I кiрiс және I шығ – кiрiс және шығыс тоқтар токтар; N – жүктемелiк қабiлеттiлiк (қосылатын элементтердiң максималды кiрiс саны).

Логикалық элемент К155ЛР3, логикалық кеңейткiшке қосылу үшiн К және Э кiрiстерi бар, мысалы, К155ЛД1.

 


Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Мамандығына арналған Сұлтанмахмұттану ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Студенттерге арналған оқу әдістемелік кешені
umkd -> ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені 5В011700 «Қазақ тілі мен әдебиеті» мамандығына арналған «Ұлы отан соғысы және соғыстан кейінгі жылдардағы қазақ әдебиетінің тарихы (1941-1960)» пәнінен ОҚытушыға арналған пән бағдарламасы
umkd -> «Балалар әдебиеті» пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар 2013 жылғы №3 басылым 5 в 050117 «Қазақ тілі мен әдебиеті»
umkd -> ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешенінің
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> «Филология: қазақ тілі» мамандығына арналған


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8


©engime.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

енгізу | тіркеу
    Басты бет


материалдарды жүктеу