Цифровая схемотехника

Основной программы «Цифровая схемотехника» является приобретение навыков проектирования цифровых электронных устройств, устройств цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования, а также генераторов сигналов. В результате изучения программы, слушатели должны быть готовы к разработке цифровых электронных устройств, а также получат базовые знания, необходимые для дальнейшего изучения дисциплин схемотехнического направления и микропроцессорной техники.

Программа включает:

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

Программа рассчитана примерно на 15 недель изучения. Недельная учебная нагрузка обучающихся составляет 4-6 часов. Общая трудоемкость курса – 4 зачетных единицы.

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.