Тема 5. Микропроцессорные системы

Тема 5.1. Полупроводниковая память

Назначение и классификация запоминающих устройств. Статические, динамические, перепрограммируемые запоминающие устройства. Флэш-память. Область применения.

Вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Опишите принцип работы флэш-памяти и её использование во внешних запоминающих устройствах.

2. Охарактеризуйте перепрограммируемые запоминающие устройства.

3. Приведите классификацию запоминающих устройств.

Домашнее задание:

I. Подготовить доклад (презентацию) в рамках темы (на выбор):

1. Классификация запоминающих устройств.

2. Статические, динамические, перепрограммируемые запоминающие устройства; назначение, область применения.

3. Понятия ROM, RAM, CMOSпамять, кэш-память.

4. Флэш-память, использование во внешних запоминающих устройствах.

Список литературы и интернет-ресурсов: с. 375-379 [1], с. 240-257 [2], с. 160-178 [4],
с. 380-384 [1], с. 257-265 [2], с. 178-215 [4]

Тема 5.2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые устройства

Цифровая обработка электрических сигналов: дискретизация, квантование. Принцип работы аналого-цифрового преобразователя, применение. Принцип работы цифро-аналогового преобразователя, применение.

Вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Объясните теорему Котельникова.

2. Приведите примеры применения аналогоцифровых и цифроаналоговых устройств в железнодорожном транспорте и в железнодорожном подвижном составе.

3. Объясните принцип цифровой обработки электрических сигналов: квантование.

Домашнее задание:

I. Подготовить доклад (презентацию) в рамках темы (на выбор):

1. Цифровая обработка электрических сигналов: дискретизация, квантование.

2. Частота дискретизации, уровни квантования.

3. Теорема Котельникова (Найквиста−Шеннона).

4. Разрядность.

5. Принцип работы аналого-цифрового преобразователя. Условные обозначения, применение.

6. Принцип работы цифроаналогового преобразователя. Условные обозначения, применение.

7. Применение аналого-цифровых и цифроаналоговых устройств на железнодорожном транспорте и в железнодорожном подвижном составе.

Список литературы и интернет-ресурсов: с. 343-345 [1], с. 291-301 [2], с. 346-353 [4],
с. 345-351 [1], с. 302-331 [2]

Тема 5.3. Микропроцессоры

Структура процессора, назначение структурных блоков. Архитектура процессоров. CISC-, RISC-, VLIW-процессоры. Микропроцессоры, разновидности, применение. Цифровые сигнальные процессоры, применение. Микроконтроллеры, системы на кристалле, применение.

Вопросы для самостоятельной подготовки:

1. Объясните принцип работы процессора с полным набором команд (CISC).

2. Дайте определение понятию «процессор».

3. Опишите применение микроконтроллера.

Домашнее задание:

I. Подготовить доклад (презентацию) в рамках темы (на выбор):

1. Структура процессора: арифметико-логическое устройство, устройство управления, внутренняя шина, внутренняя память, регистры команд, адреса, данных.

2. Понятие архитектуры фон Неймана, гарвардской архитектуры.

3. Процессоры с полным набором команд (CISC), процессоры с сокращенным набором команд (RISC), процессоры со сверхдлинным командным словом (VLIW). Производители, применение.

4. Цифровые сигнальные процессоры, их применение.

5. Микроконтроллеры, системы на кристалле, применение.

6. Применение микропроцессоров в устройствах железнодорожного подвижного состава.

II. Подготовиться к экзамену.

Список литературы и интернет-ресурсов: с. 386-388 [1], [5], [6], [7], [8]

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Задание на контрольную работу составлено в 50 вариантах. Номер варианта определяется двумя последними цифрами шифра студента по табл.3.

Таблица 3

Таблица вариантов контрольной работы

Две последние цифры шифра

Номер варианта

Номера вопросов

Две последние цифры шифра

Номер варианта

Номера вопросов

1,12,23,31,42

6,14,22,33,41

2,11,26,30,41

7,15,26,34,44

3,13,28,32,43

8,16,26,35,45

4,15,25,33,45

9,17,24,36,46

5,14,22,34.44

10,18,27,37,48

6,16,27,35,46

1,19,28,38,49

7,17,24,36,48

2,20,29,39,47

8,18,29,37,49

3,21,22,40,50

9,19,22,38,47

4,11,23,30,51

10,20,23,39,50

5,12,24,31,42

1,21,24,40,51

6,13,29,32,43

2,11,25,30,41

7,14,26,33,41

3,12,26,31,42

8,15,27,34,44

4,13,27,32,43

9,16,28,35,46

5,14,28,33,44

10,17,29,36,45

6,15,29,34,46

1,18,22,37,48

7,16,22,35,48

2,19,23,38,47

8,17,23,36,49

3,20,24,39,49

9,18,24,37,45

4,21,25,40,50

10,19,25,38,47

5,11,26,30,51

1,20,26,39,49

6,12,27,31,42

2,21,27,49,50

7,13,28,32,43

3,11,21,39,51

8,14,29,33,44

4,12,28,31,42

9,15,23,34,46

5,13,23,32,43

10,16,24,35,48

Вопросы контрольной работы

1. Укажите, какие элементы относятся к полупроводникам. Поясните электропроводность материалов с точки зрения зонных энергетических диаграмм. Какие полупроводники называются собственными? Дайте определение термогенерации и рекомбинации.

2. Поясните какие примеси являются донорными и акцепторными. Назовите основные и неосновные носители заряда для полупроводников p-типа и n-типа. Что называется дрейфовым током?

3. Дайте определение электронно-дырочного перехода. Опишите образование запирающего слоя на границе двух полупроводников с различным типом проводимости. Что называется диффузионным током?

4. Зависит ли сопротивление электронно-дырочного перехода от способов его включения( прямое и обратное)?Приведите схему прямого включения p-n перехода и опишите процессы, происходящие в нем. Определите сопротивление диода Rпр при значении Uпр=1 В и изменении температуры корпуса от +120^оС –Iпр = 100 мА,

при температуре + 20^оС –Iпр = 87 мА, а при - 60^оС I пр = 68 мА

5. Приведите схему обратного включения электронно-дырочного перехода и опишите процессы, происходящие в нем. Поясните, как меняется обратный ток с увеличением температуры корпуса. Укажите методы обеспечения теплового режима силовых диодов. Определите сопротивление диода Кобр, если при напряжении Uобр = 200 В и при температуре -60^оС – Iобр=0,05мкА, а при температуре +120^оС –Iобр = 18 мкА. По полученным результатам сделайте вывод.

6. Опишите виды пробоя p-n перехода. Поясните особенности конструкции лавинных диодов и их особенности.

7. Поясните конструкцию плоскостных и точечных диодов, укажите область их применения. Поясните конструктивные особенности силовых полупроводниковых диодов. Расшифруйте маркировку силового диода ВЛ-200 -10-55

8. Приведите классификацию диодов по мощности, исходному материалу, назначению. Приведите условно-графическое обозначение в схемах полупроводниковых диодов различного назначения.

9. Начертите вольт-амперную характеристику (ВАХ) диода. Перечислите и поясните основные параметры диодов. Какие основные параметры можно определить по ВАХ? Для диода КД203Д наибольшее обратное напряжение Uобр= 350 В. Как можно включить эти диоды в цепь с напряжением 600 В?

10. Поясните принципы маркировки диодов( по силовым диодам укажите

расшифровку классов и групп). Расшифруйте следующие маркировки

диодов: КД209В, ГД107А,КС680А,В200-8-54,ВЛ200-10-55

11.Укажите устройство и область применения биполярных транзисторов.

Приведите условное обозначение биполярных транзисторов различных

типов на принципиальных схемах. Поясните принцип действия

транзистора. Какие токи протекают в транзисторе и какое соотношение

между ними? Начертите схему включения транзистора типа n-p-n с

общей базой (ОБ) и покажите направление протекания постоянных

токов.

12 Приведите схему включения транзистора типа p-n-p с общим эмиттером (ОЭ), покажите направление протекания постоянных токов. Дайте определение коэффициентам передачи тока а и в. Для транзистора, включенного по схеме с ОЭ , ток коллектора изменился на 140мА, а ток эмиттера – на 145 мА. Определить коэффициент усиления тока базы.

13 .Начертите схему включения транзистора типа n-p-n с общим коллектором( ОК), покажите направление протекания постоянных токов. Сравните значения входных и выходных сопротивлений при различных схемах включения транзистора (ОБ,ОК,ОЭ,). Определите коэффициенты усиления по мощности Кр, если коэффициент усиления по напряжению Кu = 20, а по току К_I = 10.

14 . Поясните, какими статическими характеристиками определяются свойства транзистора. Изобразите статические входные и выходные характеристики для схемы с общим эмиттером (ОЭ).

15 .Поясните влияние температуры на работу транзистора. Определите мощность на выходе каскада, если напряжение на входе каскада Uвх=20мВ, сопротивление нагрузки Rн= 25 Ом, а коэффициент усиления по напряжении. Ku= 25.

16 . Приведите классификацию полевых транзисторов и их условное графическое обозначение в схемах. Объясните принцип управления током стока (Iс) в полевом транзисторе с управляющим p-n переходом. Поясните, какие характеристики и параметры определяют основные свойства полевых транзисторов

17 . Опишите устройство и принцип действия силовых транзисторных модулей. Перечислите основные параметры транзисторов. Дайте пояснение параметра «допустимая мощность рассеяния на коллекторе (P_kmax_{)» ,}поясните значение этого параметра при выборе транзистора.

18 . Опишите устройство и принцип работы динистора ( диодного тиристора), его условное графическое обозначение(УГО) в схемах. Приведите вольт-амперную характеристику(ВАХ) динистора. Назовите ее основные области. Расшифруйте маркировку тиристоров КУ201А,КН102А. Приведите примеры применения тиристоров в схемах ПС.

19 . Перечислите основные параметры тиристоров. Поясните статические параметры, используя вольт-амперную характеристику (ВАХ). Приведите примеры маркировки силовых тиристоров и расшифруйте их.

20 . Поясните принцип действия запираемых тиристоров. Опишите особенности конструкции тиристоров с улучшенными динамическими свойствами (ТД,ГБ,ТЧ).

21 . Укажите назначение выпрямителей и их классификацию. Приведите структурную схему выпрямителя и поясните назначение блоков, входящих в эту схему. В каких случаях в схемах выпрямителей используется последовательное и параллельное включение диодов? Для какой цели все диоды шунтируются резисторами?

22 . Приведите схему и временные диаграммы работы однофазного однополупериодного выпрямителя, его основные показатели. Поясните работу этой схемы . В схеме однополупериодного выпрямителя через диод проходит выпрямленный ток Iо = 75 мА. Определить сопротивление нагрузки Rn, если амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора U₂_m = 200В.

23 .Приведите двухполупериодную схему выпрямления с нулевой точкой и ее соновыне показатели. Поясните работу этой схемы. Амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора двухполупериодной схемы U₂_m₌210 В. Определить выпрямленный ток, проходящий через каждый диод I_o_?если сопротивление нагрузки Rн = 510 Ом.

24 . Приведите двухполупериодную мостовую схему выпрямителя и укажите основные показатели ее работы. Опишите принцип действия схемы. В двухполупериодной мостовой схеме выпрямителя обратнрое напряжение на диодах U_{обр =}235,5 В. Определить ток, проходящий через каждый диод, если сопротивление нагрузки Rн = 390 Ом.

25 . Приведите трехфазную мостовую схему выпрямителя; диаграммы изменения тока и напряжения, основные показатели работы. Поясните ее работу. В каких случаях в схемах выпрямителей используется параллельное включение диодов?

26 .Укажите назначение сглаживающих фильтров и реакторов. Как включаются конденсаторы сглаживающего фильтра относительно нагрузки? Как выбирается емкость конденсатора? Как включают дроссель сглаживающего фильтра относительно нагрузки? Как выбирается индуктивность дросселя? Применение сглаживающих фильтров в схемах ПС.

27 . Приведите схему однофазного управляемого выпрямителя с нулевой точкой, поясните работу схемы. В каких пределах можно изменять выпрямленное напряжение? Применение управляемых выпрямителей в схемах ПС.

28 Приведите схему трехфазного управляемого выпрямителя; поясните работу схемы. Дайте определение угла регулирования. Поясните зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования.

29 . Укажите на какие классы делятся режимы усилителей. Поясните как выбирается рабочая точка для различных режимов. Опишите преимущества и недостатки режима класса В. Напряжение на входе усилителя U_вх = 20 мВ. Определите мощность на выходе усилителя, если сопротивление его нагрузки R_н =25 Ом, а коэффициент усиления по напряжению К_u₌25.

30 . Начертите схему однотактного усилительного каскада на транзисторе n-p-n , включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ), с эмиттерной стабилизацией рабочей точки. Поясните назначение элементов схемы, покажите протекание постоянных токов. Укажите причины нестабильности рабочего режима транзистора и методы его стабилизации.

31 . Укажите назначение выходных каскадов усилителей. Начертите схему двухтактного выходного каскада на транзисторах типа n-p-n. Опишите устройство и назначение элементов схемы, поясните работу в режиме класса В. В режиме какого класса обеспечиваются наименьшие линейные искажения?

32 Укажите назначение и принципы построения каскадов предварительного усиления (КПУ). Приведите схему двухкаскадного КПУ на транзисторах типа n-p-n с емкостной связью между каскадами. Поясните работу схемы и назначение ее элементов. Коэфициент усиления по напряжению Кн отдельных каскадов усилителя составляет 20,30 и 10. Определите общий коэффициент усиления.

33 . Начертите схему эмиттерного повторителя на транзисторах типа p-n-p покажите направление протекания постоянных токов. Поясните назначение элементов схемы., ее работу и область применения. Укажите причины нелинейных искажений усилителя.

34 . Объясните особенности межкаскадных связей в усилителях постоянного тока (УПТ), приведите схему балансного усилителя, поясните ее устройство и работу. Какие усилители называются операционными (ОУ)? Приведите пример применения ОУ в схемах ПС.

35 . Поясните, что называется интегральной схемой (ИМС). Приведите классификацию ИМС по функциональному назначению, по технологии изготовления, по степени интеграции. Кратко объясните технологию изготовления микросхем на МДП структурах. Расшифруйте маркировку следующих ИМС: К155ЛАЗ, К226УН1А, К155ТМ2, К155ЛР4.

36 . Кратко поясните технологию изготовления полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС). Опишите выполнение пассивных элементов( резисторов и конденсаторов). Расшифруйте маркировку следующих ИМС: К134ХЛЗ, К140УД1В, К504УН1В, К198НТ2А.

37 . Поясните какое устройство называется микропроцессором(МП) и укажите область его применения. Приведите структурную схему однокристального МП; укажите назначение блоков , входящих в структурную схему.

38 . Поясните , что такое микропроцессорный комплект (МПК). Приведите примеры микросхем, входящих в МПК. Приведите сравнение микропроцессоров(МП) различных серий по следующим показателям: быстродействие и потребляемая мощность. Примеры применения МП в схемах ПС.

39 . Приведите структурную схему программируемого контроллера (ПК). Поясните назначение блоков, входящих в данную схему. Кратко опишите принцип действия.

40 Дайте определение электрического импульса. Какими основными параметрами характеризуется одиночный импульс и периодическая последовательность импульсов? Укажите параметры импульса для управления тиристорами в выпрямительно - инверторном преобразователе (ВИП). Опишите требования к параметрам импульса для обеспечения нормальной работы тиристоров в ВИП.

41 Дайте определение электрического импульса. Какими основными параметрами характеризуется одиночный импульс и периодическая последовательность импульсов? Укажите параметры импульса для управления тиристорами в выпрямительно - инверторном преобразователе (ВИП). Опишите требования к параметрам импульса для обеспечения нормальной работы тиристоров в ВИП

42 . Укажите какие устройства называются транзисторными ключами. Изобразите схему транзисторного ключа на транзисторе типа p-n-p. Покажите положение рабочей точки на выходной вольт-амперной характеристике(ВАХ) в состоянии « включено» « выключено». Опишите работу схемы. Укажите , как изменится напряжение на коллекторе Uk в приведенной схеме при незначительном уменьшении сопротивления нагрузки Rн.

43 . Начертите схему простейшего генератора пилообразных импульсов на транзисторе n-p-n . Приведите временные диаграммы и поясните принцип работы. Укажите как изменится амплитуда выходного напряжения Umвых в этой схеме, при условии, что постоянная времени цепи значительно больше длительности входного импульса ( т > t _ивх) , где т = С R_k

а) при увеличении емкости конденсатора С;

б)при уменьшении сопротивления нагрузки Rk;

в)при увеличении напряжения источника питания Ey;

44 Укажите параметры, характеризующие выходной импульс, полученный от генератора пилообразного напряжения( ГЛИН).Поясните, как можно улучшить линейность выходного напряжения. Приведите схему ГЛИН с токостабилизацией, укажите назначение элементов схемы, поясните принцип действия. Приведите примеры применения ГЛИН в схемах ПС.

45 Приведите схему самовозбуждающегося блокинг-генератора, опишите назначение элементов схемы и ее работу.Поясните как изменится длительность импульса t_ии период колебаний Т, если параллельно конденсатору С_б параллельно подключить конденсатор с такой же емкостью.

46 Начертите схему ферротранзисторного мультивибратора, поясните его устройство и принцип действия.

47 Приведите схему схему ждущего мультивибратора (одновибратора), поясните назначение работы схемы и опишите принцип ее работы.Поясните как изменится длительность импульса tи, если увеличить емкость конденсатора С2?

48 Дайте определение триггера. Приведите схему симметричного триггера на транзисторах и поясните ее работу. Укажите способы запусчка триггеров

49 Приведите схему несиметричного триггера( триггера Шмитта), поясните ее устройство и принцип действия. Сколько устойчивых состояний имеет схема? Приведите схему триггера на тиристорах с общим запуском; поясните работу схемы.

50 . Приведите схемы дифференцирующей и интегрирующей цепей и поясните их работу при воздействии на них прямоугольного импульса. Определите, как изменится длительность импульса t, и амплитуда импульса U_m_вых в дифференцирующей цепи, если амплитуда входного импульса Uвх:

а)увеличилась с 10 В до 20 В

б)уменьшилась до 5 В

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 292; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!