Цифровая схемотехника

Курс посвящен изучению основ цифровой схемотехники и содержит следующие основные разделы: введение, логические операции и логические элементы, функциональные узлы комбинационного типа, функциональные узлы последовательностного типа, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, заключение.

Курс включает:

• тематические видеолекции;
• многовариантные тестовые задания на оценку;
• итоговое контрольное тестирование.

Курс рассчитан на 9 недель изучения. Недельная учебная нагрузка обучающихся по курсу составляет 8-12 часа. Общая трудоемкость курса – 5 зачетных единиц.

1. Быстров Ю. А., Колгин Е. А., Кострин Д. К., Ухов А. А. Аналоговая и цифровая схемотехникаю Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. 156 с.
2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, - 2000, 2001, 2002, 2004
3. Схемотехника: лабораторный практикум/ Быстров Ю.А., Колгин Е.А., Кострин Д.К; Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2009, 108 с.

Курс рассчитан на бакалавров 4-го года обучения, освоивших базовые курсы физики, математики, информационных технологий, компонентов электронной техники, аналоговой схемотехники. 

Может быть использован для подготовки магистров и специалистов в области микропроцессорной техники.

РАЗДЕЛ 1. ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ И ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Системы счисления
Основные положения алгебры логики, логические операции: инверсия, дизъюнкция, конъюнкция, исключающее ИЛИ
Правила и теоремы алгебры логики
Обозначения логических элементов
Универсальные логические элементы: ИЛИ-НЕ и И-НЕ
Логические элементы на биполярных транзисторах (РТЛ, ДТЛ, ТТЛ)
Логические элементы на полевых транзисторах (КМОП микросхемы)
Параметры логических элементов. Статические и динамические параметры
Мультивибратор на логических элементах
Представление логических функций, СДНФ, СКНФ
Минимизация логических функций

РАЗДЕЛ 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ КОМБИНАЦИОННОГО ТИПА

Шифратор 
Дешифратор
Мультиплексор 
Демультиплексор
Полусумматор и полный сумматор
Цифровой компаратор

РАЗДЕЛ 3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

RS-триггеры с прямыми входами 
RS-триггеры с инверсными входами
JK-триггер
Синхронные RS-триггер и JK-триггер
Т-триггер и D-триггер 
Параллельный регистр
Последовательный (сдвиговый) регистр
Асинхронный двоичный суммирующий счетчик
Асинхронный двоичный вычитающий счетчик 
Асинхронный двоичный универсальный (суммирующий и вычитающий) счетчик 
Счетчики с обратными связями и модулем счета не кратным 2
Кольцевой счетчик 
Счетчик Джонсона
Синхронный счетчик
Логический элемент с Z состоянием
Двунаправленный шинный формирователь
Логические элементы с выходом типа «открытый коллектор»
Логические элементы – преобразователи уровней
Логический элемент – триггер Шмитта
Одновибратор на логических элементах
Питание цифровых микросхем

РАЗДЕЛ 4. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Параметры ЦАП
Параметры АЦП
ЦАП с резисторами веса
ЦАП с матрицей R-2R
Следящий АЦП
Параллельный АЦП
АЦП последовательных приближений
АЦП с двойным интегрированием
Сигма-дельта АЦП

РАЗДЕЛ 5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Преобразователи «напряжение-частота»
Транзисторные ключи
Простейшие схемы управления двигателями
Аналоговые коммутаторы и мультиплексоры
Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ)
Генератор звуковой частоты
Управление направлением счета

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате освоения курса, обучающийся способен:

• Знать и понимать элементную базу цифровой электроники; методы анализа и синтеза цифровых устройств
• Уметь применять аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи; синтезировать цифровые устройства на основе данных об их функциональном назначении, электрических параметрах и условиях эксплуатации
• Владеть современными методами расчета, моделирования и проектирования электронных устройств на основе цифровой элементной базы; навыками оформления принципиальных электрических схем в соответствии с действующими стандартами.

ОПК-1. Способен использовать положения, законы и методы естественных наук и математики для решения задач инженерной деятельности

ОПК-2. Способен самостоятельно проводить экспериментальные исследования и использовать основные приемы обработки и представления полученных данных