Задания на курсовой проект по дисциплине « Схемотехника ЭВМ»
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Сарапульский политехнический институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
Высшего образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
Кафедра «Конструирование и производство радиоаппаратуры»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
По дисциплине: «Схемотехника ЭВМ»
Для студентов, обучающихся по направлению
Информатика и вычислительная техника»
Сарапул 2018 г.
УДК 621.3.049.77(075)
ББК 32.84.я73
Д18
Рецензент:
Зав.кафедрой «Вычислительная техника» Ижевский государственный технический университет, доктор технических наук,
профессор В.А. Куликов.
Данилов Ю. В.
Д18 Методическое указание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» для студентов, обучающихся по направлению 230100
« Информатика и вычислительная техника» – Сарапул, 2018.– 16 с.
Данилов Ю.В., составление, 20184
СПИ ИжГТУ, 20184
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Цель и назначение курсового проектирования.
Курсовой проект является заключительным этапом изучения данной дисциплины и ставит своей целью закрепление общих теоретических сведений, углубление и расширение знаний по разделам дисциплин, связанных с темой проекта, выработку практических навыков расчета и конструирования устройств ЭВМ, развитие навыков работы с технической литературы, освоение методов вычислительной техники при анализе и расчете основных электрических и конструктивных параметров.
|
|
|
1.2 Организация курсового проектирования
Каждому студенту выдается индивидуальное задание на курсовую работу, оформленное на бланке.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. Работа выполняется студентом в строгом соответствии с календарным планом, согласованным с консультантом.
Выполнение курсового проекта связано с самостоятельной работой, что требует от студента оптимального использования отводимого для нее времени.
После получения задания студент знакомится с литературой, выбирает оптимальный, для заданных критериев, вариант решения. Инициатива по выбору вариантов решения поставленной задачи принадлежит студенту. Принятые решения должны быть убедительно обоснованы и подтверждены соответствующими расчетами и качественными положениями.
За принятые в проекте решения, а также за правильность всех расчетов и графических работ полностью отвечает студент – автор проекта.
|
|
|
Выполненную пояснительную записку и чертежи графической части подписывает студент, а затем руководитель.
Защита курсового проекта проходит в сроки, определенные в задании, и начинается докладом студента по теме проекта, на который отводится 5 … 7 минут. После доклада студент отвечает на поставленные преподавателем вопросы. При оценке проекта особое внимание уделяется полноте расчета, качеству выполнения всего проекта в целом, качеству доклада и срокам выполнения проекта.
СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Объем пояснительной записки курсового проекта должен составлять до 10 страниц текста. Графическая часть включает в себя: схему электрическую принципиальную, перечень элементов, чертежи платы (деталь и сборочный), спецификацию, выполняемые на листах формата А3 и А4.
2.1 Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка должна быть оформлена на одной стороне белой нелинованной бумаги формата А4 и сброшюрована. При оформлении записки необходимо руководствоваться ГОСТ 2.105 – 95 ЕСКД - “Общие требования к текстовым документам”.
В пояснительной записке должно быть отражено выполнение всех пунктов задания на работу. Все расчеты проводятся в такой последовательности, чтобы значения величин, подставляемых в формулы, были бы даны в задании или были бы известны по уже выполненным расчетам.
|
|
|
Рисунки, схемы, графики и другие иллюстративные материалы должны быть выполнены в количестве, достаточном для полного раскрытия темы проекта. При использовании формул, графиков, справочных данных, заимствованных из литературных источников, необходимо в тексте пояснительной записки делать на них ссылку. В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы.
Рекомендуется следующая структура пояснительной записки:
а) титульный лист;
б) оглавление;
в) задание на курсовую работу;
г) аннотация;
д) обоснование выбора схемы;
е) описание принципа работы и назначение элементов схемы;
ж) электрический расчет схемы;
з) расчет и построение характеристик;
и) разработка печатной платы
к) выводы;
л) список литературы.
2.2 Содержание пояснительной записки
2.2.1 Титульный лист.
Пояснительная записка должна начинаться с титульного листа, установленного образца.
2.2.2 Оглавление
В оглавлении пояснительной записки приводятся разделы и подразделы, с номерами страниц, и указываются все приложения к записке.
|
|
|
2.2.3 Задание на курсовой проект.
Форма задания устанавливается кафедрой.
2.2.4 Аннотация.
В аннотации кратко излагают цель курсового проекта и его основные технические показатели. Объем аннотации не больше 1 страницы.
2.2.5 Анализ задания на работу.
В этом разделе, содержащем обзор и сравнительный анализ схем, необходимо привести обоснование выбора оптимального варианта схемы, назначение и особенности проектируемого устройства.
2.2.6 Схемотехнический расчет.
В разделе приводится описание принципа действия и назначение элементов схемы, выбирается оптимальный метод расчета. Если расчеты проекта выполняются с использованием компьютера, то в записке приводятся: программа и результаты расчетов. Полученные в результате расчета номиналы элементов R и С округляются до ближайшего стандартного значения. Рассчитываются мощности рассеивания резисторов и рабочее напряжение конденсаторов. Выбираются типы резисторов и конденсаторов.
Рассчитываются и строятся характеристики разрабатываемого устройства.
По итогам расчета, в соответствии с требованиями ЕСКД, выполняются схема принципиальная электрическая и перечень элементов к ней.
2.2.7 Разработка конструкции печатной платы.
Исходя из габаритных размеров элементов (резисторов, конденсаторов и т.д.), методом аналитической компоновки определяются геометрические размеры печатной платы. Используя один из методов компоновочных работ, на односторонней печатной плате размещают элементы и соединительные проводники. Обосновывают применение материала печатной платы.
Основываясь на требованиях к выполнению сборочных чертежей печатных плат, выполняется сборочный чертеж платы. На чертеже указываются основные технические требования, предъявляемые к печатной плате.
2.2.8 Выводы
Приводится краткое техническое описание разработанного изделия, его параметров и характеристик; делаются выводы о степени его соответствия требованиям технического задания.
2.2.9 Список используемых источников
В конце пояснительной записки приводится список литературы, которой пользовался автор при выполнении проекта. Все перечисленные в списке источники нумеруются, и в соответствующих местах текста на них делаются ссылки в виде номера в квадратных скобках.
2.3 Графическая часть
В состав графической части курсового проекта должны входить следующие чертежи:
а) схема принципиальная электрическая;
б) перечень элементов;
в) чертеж печатной платы;
г) сборочный чертеж печатной платы;
д) спецификация для сборочного чертежа печатной платы.
Все чертежи выполняются в строгом соответствии с требованиями
ГОСТов и ЕСКД. Децимальные номера чертежей определяются по классификатору ЕСКД (структура обозначения согласно ГОСТ 2.201-80). Индекс децимального номера института – «СПТИ. ХХХХХХ». Перечень элементов выполняется в соответствии с требованиями, предусмотренными ГОСТ 2.701-84. Схемы электрические функциональные и принципиальные выполняются в соответствии с ГОСТ 2.701-84, 2.702-75, 2.708-81, 2.710-81, 2.710-85,2.751-73.
РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТА ТТЛ
Исходные данные для расчета базового элемента ТТЛ.:
- напряжение питания Еп;
- максимальная потребляемая мощность в статическом состоянии P п;
- нагрузочная способность по выходу N.
Из принципа действия элемента следует, что наибольшее потребление соответствует высокому уровню напряжения на входе, при котором транзисторы находятся в режимах: VT 1 – в инверсном; VT 2 и VT 4 – в насыщении; VT 3 – в активном. При этом от источника питания протекают токи через резисторы R 1 и R 2, из которых второй является существенно большим. Полагаем, что он определяет общее потребление от источника питания.
Найдем значение этого тока:
.
Тогда сопротивление резистора R 2 можно рассчитать по формуле:
.
Выберем из справочника транзисторы малой мощности из условий: максимальное напряжение коллектор эмиттер больше напряжения питания схемы; максимальный постоянный ток коллектора больше тока 
; минимальное значение коэффициента усиления по току больше 50 единиц. Для удобства расчетов и реализации схемы все транзисторы целесообразно выбрать одинаковыми.
Рассчитаем ток базы насыщения I бн ( VT2) транзистора VT2:
.
Открывающий ток базы транзистора VT2 найдем с учетом минимального коэффициента насыщения транзистора 
:
.
Поскольку выполняется равенство 
, то можно рассчитать сопротивление резистора R 1:
.
Рассчитаем ток эмиттера транзистора VT2:
.
Для расчета сопротивления резистора R 3 найдем ток через этот резистор:
,
где 
– ток базы транзистора VT4. Сопротивление R3 рассчитывается по формуле
.
Расчет резистора R4 производим, исходя из обеспечения работоспособности транзистора VT2 при коротком замыкании на выходе, когда на вход подан низкий уровень напряжения.
Выбираем
,
где 
– максимально допустимый постоянный ток коллектора транзистора VT3. Сопротивление R4 рассчитывается по формуле
.
Диод VD1 должен быть импульсным и выбирается по максимально допустимому прямому току:
.
В логическом элементе ТТЛ с открытым коллектором отсутствуют элементы R 4, VT3, VD1 и, для формирования перепадов выходного напряжения, необходимо подключать внешнюю нагрузку. Нагрузка может быть подключена к источнику питания с повышенным напряжением, что необходимо для питания обмоток электромагнитных реле и различных индикаторов для визуального контроля.
При проектировании схемы элемента ТТЛ с тремя состояниями на выходе базовая схема на рис. 1 дополняется ключом с открытым коллектором на выходе (рис. 2), подключаемым к точке А.
При проектировании схемы элемента ТТЛ с тремя состояниями на выходе базовая схема на рис. 1 дополняется ключом с открытым коллектором на выходе, рис. 2, подключаемым к точке А. Транзистор ключа аналогичен транзисторам базовой схеме.
Расчет резистора R5 производится по формулам:
Построим амплитудную передаточную характеристику (АПХ) рассчитанного элемента ТТЛ, рис. 2.
Для этого рассчитаем ее параметры:
;
;
;
В расчетах можно принять
АПХ строится по точкам излома, порядок определения координат которых показан стрелками на рис. 3.
Задания на курсовой проект по дисциплине « Схемотехника ЭВМ»
РMAX – максимальная потребляемая мощность в статическом состоянии;
ЕПИТ – напряжение питание; nВХ – количество логических входов; N– нагрузочная способность по выходу.
№ схемы– 1- схема с открытым коллектором; 2– базовая схема логического элемента ТТЛ;
3 – схема логического элемента ТТЛ с Z - состоянием. Таблица 1
| № варианта | № схемы | РMAX, мВт | ЕПИТ, В | nВХ | N |
| 1 | 2 | 22 | -8 | 4 | 16 |
| 2 | 3 | 19 | 7 | 3 | 21 |
| 3 | 1 | 12 | -6 | 2 | 14 |
| 4 | 2 | 9 | -10 | 4 | 17 |
| 5 | 3 | 15 | -5 | 5 | 24 |
| 6 | 1 | 14 | 12 | 4 | 18 |
| 7 | 2 | 10 | -4 | 3 | 23 |
| 8 | 3 | 12 | 8 | 5 | 17 |
| 9 | 1 | 13 | 11 | 4 | 19 |
| 10 | 2 | 17 | 9 | 6 | 29 |
| 11 | 3 | 7 | -6,5 | 3 | 15 |
| 12 | 1 | 16 | 13 | 5 | 14 |
| 13 | 2 | 11 | -4 | 3 | 16 |
| 14 | 3 | 15 | 6 | 2 | 17 |
| 15 | 1 | 2 | 4 | 4 | 19 |
| 16 | 2 | 5.5 | -9 | 3 | 23 |
| 17 | 3 | 4 | -7 | 4 | 27 |
| 18 | 1 | 7,5 | 7 | 3 | 23 |
| 19 | 2 | 9,5 | -6 | 2 | 10 |
| 20 | 3 | 14,5 | 4 | 4 | 29 |
| 21 | 1 | 9 | 6 | 3 | 20 |
| 22 | 2 | 11 | -6 | 4 | 16 |
| 23 | 3 | 6,5 | -4 | 2 | 21 |
| 24 | 1 | 13 | 6 | 3 | 11 |
| 25 | 2 | 4 | -4 | 4 | 27 |
| 26 | 3 | 5 | 4 | 2 | 13 |
| 27 | 1 | 9 | 7 | 3 | 11 |
| 28 | 2 | 3 | -6 | 2 | 16 |
| 29 | 3 | 2 | 4 | 3 | 13 |
| 30 | 1 | 4 | 5 | 4 | 27 |
| 31 | 2 | 20 | 9 | 2 | 15 |
| 32 | 3 | 9,5 | -10 | 3 | 10 |
| 33 | 1 | 3 | -6 | 2 | 21 |
| 34 | 2 | 8,5 | 4 | 3 | 13 |
| 35 | 3 | 7,7 | 8 | 4 | 12 |
| 36 | 1 | 18 | 5,5 | 3 | 13 |
| 37 | 2 | 7 | -8 | 2 | 10 |
| 38 | 3 | 3 | 4 | 3 | 15 |
| 39 | 1 | 8,6 | -6,3 | 4 | 17 |
РMAX –максимальная потребляемая мощность;
ЕПИТ – напряжение питания;
nВХ – число информационных входов;
N – нагрузочная способность.
ЛИТЕРАТУРА
1Алексеенко А.Г. Основы микросхемотехники.–3-е изд. перераб. и доп.–М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002.- 448 с.: ил.
2Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб. Для вузов/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев.- 3-е изд., перераб и доп.– М.: Высш. шк., 2004.–790 с.: ил.
3 Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. – М.: Мир, 2002.–512 с.:ил.
4.Резисторы: Справочник/ В.В. Дубовский, Д.М. Иванов, Н.Я.
Пратусевич и др.; Под ред. И.И. Четверикова и В.М. Терехова.– 2-е изд., перераб, и доп.–М.: Радио и связь, 1991.–528 с.: ил.
5.Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы: Справочник.- Радио и связь, 1984.– 88 с., ил.
6.Транзисторы: Справочник/ О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В.
Кондратьев, С.Л. Пожидаев- М.: Радио и связь, 1989.–272 с.: ил.
7. Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы. Транзисторы
широкого применения: Справочник/ В.И. Галкин, А.Л. Булычев, П.М. Лямин.– Мн.: Беларусь, 1995.–383 с.: ил.
Учебное пособие
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!