elementy techniki analogowej w systemach cyfrowych

13-11, 2000
Opracował zespół: dr Aleksander Burd (ISE), dr Tomasz Starecki (ISE)
ELEMENTY TECHNIKI ANALOGOWEJ
W SYSTEMACH CYFROWYCH
(EASY)
Wymiar godzinowy zaje˛ć:
W
2
C
-
L
-
P
1
Klasa tematyczna: inżynieria komputerowa
Wymagane przedmioty poprzedzaja˛ce: Teoria Obwodów i Sygnałów
Zalecane przedmioty poprzedzaja˛ce: Elektronika 1
Przedmioty podobne:
Forma zaliczenia E (zaliczenie projektu i egzamin końcowy)
Semestr zalecany: etap B lub C
Słowa kluczowe: tranzystor bipolarny, tranzystor FET, fotodioda, dioda LED, układy elementarne,
wzmacniacz różnicowy, wzmacniacz operacyjny, układy pośrednicza˛ce, obwody sterowania,
przesuwniki poziomu, źródło pra˛dowe, zasilacz, przerzutnik astabilny, przerzutnik monostabilny.
Wykład jest kierowany do konstruktorów systemów cyfrowych, którzy cze˛sto staja˛ przed
koniecznościa˛ uzupełnienia opracowywanego systemu układami analogowymi. Obserwacje
środowiska elektroników wyraźnie wskazuja˛, że nawet stosunkowo proste układy analogowe
stanowia˛ zwykle duża˛ trudność dla osób specjalizuja˛cych sie˛ w technice cyfrowej. Zadaniem
wykładu jest wspomożenie konstruktorów cyfrowych w rozwia˛zywaniu prostych zagadnień
analogowych. Forme˛ wykładu można skrótowo uja˛ć jako "technike˛ analogowa˛ dla opornych".
Wie˛kszość omawianych zagadnień uje˛to w postaci przykładów - rozwia˛zania określonego
problemu i realizacji danego układu.
Wykład może być w pewnym zakresie modyfikowany na podstawie sugestii słuchaczy.
Treść wykładu
Układy elementarne w zastosowaniach: wtórniki tranzystorowe (BJT, FET) do sterowania
przetworników A/C; tor szybkiej transmisji podczerwonej z kluczem nasyconym, układem
wspólnej bazy (WB) i układem wspólnego emitera (WE) (4h).
Wzmacniacz różnicowy (WR): jako prosty komparator; WR do sterowania bramek TTL;
WR jako wzmacniacz liniowy; WR jako wzmacniacz odbiorczy toru symetrycznego (4h).
Wzmacniacz operacyjny: do sterowania przetworników A/C i jako bufor wyjściowy przetworników C/A; przykłady praktycznych układów (układy wzmacniacza operacyjnego z
pojedynczym zasilaniem, precyzyjne źródło pra˛dowe itp) (4h).
Podstawowe układy zasilaczy o pracy cia˛głej: przykład projektu zasilacza o napie˛ciach
+5V, +15V i -15V; zastosowanie precyzyjnych stabilizatorów napie˛cia (3h).
Proste indukcyjne i bezindukcyjne przetwornice napie˛cia - sposoby uzyskiwania dodatko-
wych napie˛ć dodatnich i ujemnych (3h).
Wspólpraca bramek cyfrowych (również wyjść i wejść układów VLSI) z elementami i
układami analogowymi oraz z bramkami innych rodzin; zastosowanie klucza nasyconego i klucza
MOS jako inwerterów cyfrowych; sterowanie diodami LED, przekaźnikami i innymi elementami
wykonawczymi (3h).
Przesuwniki napie˛cia poziomu i konwersja poziomów logicznych (CMOS-4000 na TTL,
TTL/5V na TTL/3V itp) (3h).
Przerzutniki astabilne i monostabilne - z elementów dyskretnych i scalone, przykłady
konkretnych układów, uzyskiwanie bardzo długich i bardzo krótkich okresów, sposoby regulacji
czasu trwania (4h).
Transmisja sygnałów cyfrowych na wie˛ksze odległości - przykład toru symetrycznego i
niesymetrycznego; problemy dopasowania linii transmisyjnych (2h).
Projekt:
Przeznaczeniem projektu jest praktyczne zastosowanie materiału wykładowego przy
opracowywaniu zadanego układu oraz nabycie umieje˛tności wspomagania projektowania przez
stosowanie symulacji komputerowej. W cia˛gu semestru każdy student otrzymuje do opracowania
jeden projekt wykonywany w kilku fazach. Temat projektu jest ustalany indywidualnie z każdym
studentem, preferowane sa˛ własne propozycje studentów. Oferuje sie˛ pomoc w praktycznym
wykonaniu projektu lub jego cze˛ści; dla osób pragna˛cych wykonać projekt praktycznie
udoste˛pniana jest podstawowa aparatura kontrolno-pomiarowa (oscyloskopy, zasilacze, generatory).
Literatura:
P. Horowitz, W. Hill "Sztuka elektroniki cz.I i II", WKIŁ Warszawa, 1996
Praca zbiorowa pod red. J. Baranowskiego "Zbiór zadań z układów nieliniowych i impulsowych",
WNT 1997.
Z. Nosal, J. Baranowski "Układy elektroniczne cz. I". WNT 1994
J. Baranowski, G. Czajkowski "Układy elektroniczne cz. II". WNT 1994
J. Baranowski, B. Kalinowski, Z. Nosal "Układy elektroniczne cz. III", WNT 1994
W. Nowakowski "Układy impulsowe", WKŁ, Warszawa, 1982