Тема 4. Элементы импульсной и цифровой техники

Тема 4. Элементы импульсной и цифровой техники

По КУПД: 2 академических часа = 1 час лекции + 1 час ЛПЗ.

Открыть полный конспект PDF · Скачать Word

1. Импульсные процессы

Импульсные сигналы характеризуются амплитудой, длительностью, периодом, частотой, фронтами и заполнением. Реальный прямоугольный сигнал имеет конечные времена нарастания и спада.

2. BJT и FET в ключевом режиме

BJT как ключ работает преимущественно между отсечкой и насыщением. Полевой транзистор управляется напряжением на затворе. При индуктивной нагрузке требуется безопасный путь отвода запасённой энергии.

3. Компаратор и мультивибратор

Компаратор сравнивает два входных уровня и формирует двухуровневый результат. Мультивибратор использует обратную связь и времязадающую цепь для формирования импульсных состояний.

4. Базовые логические элементы

К базовым функциям относятся И, ИЛИ, НЕ и производные И-НЕ, ИЛИ-НЕ, XOR. Работа задаётся таблицами истинности.

5. ТТЛ и КМОП

ТТЛ построена на биполярных транзисторных структурах, КМОП — на комплементарных MOS-транзисторах. Конкретные логические уровни, задержки и нагрузочная способность берутся из документации конкретной серии.

6. Комбинационные устройства

Комбинационные схемы не хранят предыдущее состояние. КУПД включает логические элементы, сумматоры, дешифраторы и мультиплексоры.

7. Последовательностные устройства

Триггеры, регистры и двоичные счётчики имеют внутреннее состояние. Их работа зависит от текущих входов, предшествующего состояния и тактовых воздействий.

8. Практическая часть

1. BJT и FET как ключи на активную и активно-индуктивную нагрузку.
2. Комбинационные цифровые ИС.
3. Последовательностные цифровые ИС.
4. Триггеры и двоичный асинхронный суммирующий счётчик.
5. Тренажёр «Цифровая техника»: ручные входы A/B, логические элементы, CLOCK и RESET.

Важно: учебные таблицы истинности и модели показывают принцип. Электрические параметры реальных ТТЛ/КМОП ИС и транзисторных ключей всегда проверяются по документации конкретной серии.

1. BJT и FET в ключевом режиме

Определить состояния ключа, управляющие сигналы и ток нагрузки; сравнить работу на активную и активно-индуктивную нагрузку. Для индуктивной нагрузки определить назначение защитной цепи.

2. Компаратор и импульсные схемы

По учебным уровням U+ и U− определить состояние выхода компаратора. Разобрать принцип формирования импульсов мультивибратором.

3. Комбинационная логика

Проверить таблицы истинности И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, XOR. Разобрать назначение сумматора, дешифратора и мультиплексора.

4. Последовательностная логика

Исследовать триггер, регистр и счётчик как устройства с внутренним состоянием.

5. Асинхронный двоичный счётчик

Проследить двоичную последовательность и каскадное переключение разрядов.

6. Тренажёр

Открыть режим «Цифровая техника», вручную переключать A/B, проверить доступные логические элементы и выполнить полный цикл 4-разрядного счётчика.

Проведена индивидуальная консультация по теме «Элементы импульсной и цифровой техники» дисциплины ОП.06 «Промышленная электроника» для слесаря по КИПиА 6-го разряда. Рассмотрены характеристики импульсных сигналов, ключевые режимы BJT/FET, компаратор и мультивибратор, ТТЛ/КМОП, комбинационные и последовательностные цифровые устройства. Выполнено практическое исследование ключевых каскадов, логических элементов, триггеров и двоичного счётчика, в том числе с использованием тренажёра.