Материал: 1230
Министерство образования и науки РФ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой КИПР, проф.
___________В.Н.Татаринов
"___"__________ 2011 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
по дисциплине: |
Схемотехника компьютерных технологий |
для специальности: |
210201 – Проектирование и технология |
|
радиоэлектронных средств |
Факультет: |
Радиоконструкторский (РКФ) |
Профилирующая кафедра: |
Конструирования и производства радиоаппара- |
|
туры (КИПР) |
Обеспечивающая кафедра: |
Конструирования и производства радиоаппара- |
|
туры (КИПР) |
Курс – 4 Семестр – 8
Учебный план набора 2006 г. и последующих лет Распределение учебного времени:
Лекции |
56 |
ч (ауд.) |
Практические занятия |
16 ч (ауд.) |
|
Лабораторные занятия |
24 |
часа (ауд.) |
Самостоятельная работа |
54 |
ч |
Общая трудоемкость |
150 ч |
|
Экзамен – 8 семестр |
|
|
Разработал:
Доцент кафедры КИПР |
Д.В.Озёркин |
2011
1 Цель практических занятий и особенности их проведе-
ния
1.1Практические занятия направлены на закрепление, расширение и актуализацию знаний, полученных на лекциях и при изучении рекомендованной литературы согласно рабочей программе дисциплины.
1.2Практические занятия по дисциплине «Схемотехника компьютерных технологий» направлены на решение задач по цифровой схемотехнике. На практических занятиях уделяется также время для консультаций по выполнению домашних индивидуальных заданий.
1.3В ходе практических занятий проводится оценивание знаний и умений студентов по итогам двух контрольных работ.
1.4Практические занятия проводятся в увязке с рассмотрением соответствующих вопросов на лекциях, что отражено в учебно-методической карте дисциплины.
2 Содержание занятий
2.1 Занятие 1 (2 ч, самостоятельная работа 2 ч)
2.1.1Тема занятия: Базовые элементы логических интегральных микросхем.
2.1.2Форма проведения: практическое занятие.
2.1.3Методика проведения: Преподаватель во вступительном слове доводит до студентов «Положение о порядке использования рейтинговой системы для оценки успеваемости студентов».
Каждый студент получает возможность высказать свое мнение по предложенной рейтинговой системе.
Преподаватель предлагает студентам открыть лекционные конспекты по разделу «Типы выходных каскадов цифровых элементов» и напоминает принципы построения базовых логических элементов интегральных микросхем.
Далее преподаватель предлагает последовательно решить две задачи. Задача 1. Определить мощность, потребляемую базовой ДТЛ-схемой
(см. рисунок 2.1): а) в режиме логического нуля, б) в режиме логической единицы на выходе схемы. Сравнить полученные результаты. Параметры
схемы: Е1 = ЕК = 5 В, Е2 = 0.5 В. Падения напряжения на диодах смещения
Uд.см = 0.9 В, на входных диодах (Uд.вх = 0.8 В, на базе и коллекторе открытого транзистора относительно эмиттера Uбн = 0.6 В, Uкн = 0.1 В, со-
ответственно. Сопротивления резисторов RK = 1 кОм, R1 = 10 кОм, R2 = 5 кОм.
2
Рисунок 2.1 – Базовый ДТЛ-элемент
Задача 2. Определить максимальный сигнал помехи на входе схемы ДТЛ-логики (см. рисунок 2.1), при котором не произойдет ложного срабатывания схемы. Исходное состояние – логическая единица на выходе. Пороговые напряжения отпирания диодов смещения Uпор.д = 0.5 В и транзистора Uпор.т = 0.6 В. Падение напряжения на открытых входных диодах Uд = 0.3 В.
Для решения каждой задачи к доске может быть приглашен один из студентов. В процессе решения преподаватель дает пояснения и отвечает на возникающие вопросы студентов.
В конце занятия выдается индивидуальное задание № 1 по вариантам и проводится пояснение.
Вариант №1. Дана система логических интегральных микросхем с открытым коллектором К133ЛА7. Известно, что число объединенных выходов микросхем в этой системе m = 3, а число подключенных входов n = 5. Способ соединения микросхем в систему взять из лекционного материала. Напряжение питания 5 В. Вычислить минимальное и максимальное значения сопротивления внешней цепи в такой системе. Недостающие параметры самостоятельно найти в справочнике.
Примечание. IZ – это выходной ток высокого уровня.
2.1.4 План занятия: |
|
|
- |
вступительное слово преподавателя, пояснения по рейтинговой си- |
|
стеме - |
|
15 мин; |
- |
высказывания студентов - |
15 мин; |
- |
решение задачи 1 - |
20 мин; |
- |
решение задачи 2 - |
25 мин; |
- |
пояснение выполнения индивидуального |
|
домашнего задания - |
15 мин. |
|
2.2 Занятие 2 (2 ч, самостоятельная работа 2 ч)
2.2.1Тема занятия: Элементы алгебры логики. Базисные логиче-
ские функции.
2.2.2Форма проведения: практическое занятие.
3
2.2.3 Методика проведения: Преподаватель предлагает студентам открыть лекционные конспекты по разделу «Простейшие модели и система параметров логических элементов» и напоминает основные тождества Булевой алгебры.
Далее преподаватель предлагает последовательно решить три задачи. Задача 1. Используя тождества и законы Булевой алгебры, минимизи-
ровать выражение |
y x3 x2 x1 |
x3 x2 x1 |
x3 x2 x1 |
x3 x2 x1 и определить «цену» |
результата. |
|
|
|
|
Задача 2. С |
помощью |
карты |
Вейча |
минимизировать выражение |
y x3 x2 x1 x3 x2 x1 |
x3 x2 x1 x3 x2 x1 и определить его «цену». По полученной |
|||
форме составить электрическую схему устройства.
Задача 3. Составить схему 3-входового мажоритарного устройства. На его выходе должна появляться логическая единица, когда на любой паре входов присутствуют логические единицы.
Для решения каждой задачи к доске может быть приглашен один из студентов. В процессе решения преподаватель дает пояснения и отвечает на возникающие вопросы студентов.
В конце занятия выдается индивидуальное задание № 2 по вариантам и проводится пояснение.
Вариант №1. Используя тождества и законы булевой алгебры, мини-
мизировать выражение y x2 x1 x3x2 x1 x3x2 x1 и определить «цену» резуль-
тата. По полученной минимальной форме составить принципиальную схему устройства.
2.2.4 План занятия: |
|
|
- |
решение задачи 1 - |
20 мин; |
- |
решение задачи 2 - |
25 мин; |
- |
решение задачи 3 - |
20 мин; |
- |
пояснение выполнения индивидуального |
|
домашнего задания - |
25 мин. |
|
2.3 Занятие 3 (2 ч, самостоятельная работа 2 ч)
2.3.1Тема занятия: Дешифраторы и шифраторы. Структура
устройств.
2.3.2Форма проведения: практическое занятие.
2.3.3Методика проведения: В начале занятия преподаватель знакомит студентов с результатами выполненного индивидуального задания №1, анализирует допущенные ошибки, отвечает на вопросы студентов.
Преподаватель предлагает студентам открыть лекционные конспекты по разделу «Двоичные дешифраторы. Приоритетные и двоичные шифраторы» и напоминает принципы построения этих функциональных устройств.
4
Далее преподаватель предлагает последовательно решить три задачи. Задача 1. Составить схему фрагмента 4-входового дешифратора, на
выходе которого должен устанавливаться логический ноль при входном коде
1011.
Задача 2. Составить схему фрагмента шифратора, на выходах которого должен устанавливаться 4-элементный код 1001 при возбуждении заданного входа.
Задача 3. На базе дешифратора реализовать логическую функцию
y x3 x2 x1 x3 x2 x1 x3 x2 x1 x3 x2 x1 .
Для решения каждой задачи к доске может быть приглашен один из студентов. В процессе решения преподаватель дает пояснения и отвечает на возникающие вопросы студентов.
В конце занятия выдается индивидуальное задание №3 по вариантам и проводится пояснение.
Вариант №1. Провести минимизацию логической функции четырех аргументов с помощью карты Вейча. Исходный вид логической функции задан таблицей истинности. Определить «цену» полученного результата. Реализовать полученную минимальную форму с помощью дешифратора, привести схему включения.
X4 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
X3 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
X2 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
X1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
Y |
x |
x |
x |
x |
1 |
0 |
1 |
0 |
x |
1 |
x |
0 |
x |
0 |
x |
0 |
||
|
2.3.4 План занятия: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
- анализ результатов выполнения ИЗ1 - |
|
20 мин; |
|
|
|
|
|||||||||||
|
- |
решение задачи 1 - |
|
|
|
|
|
15 мин; |
|
|
|
|
||||||
|
- |
решение задачи 2 - |
|
|
|
|
|
15 мин; |
|
|
|
|
||||||
|
- |
решение задачи 3 - |
|
|
|
|
|
15 мин; |
|
|
|
|
||||||
|
- |
пояснение выполнения индивидуального |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
домашнего задания - |
|
|
|
|
|
25 мин. |
|
|
|
|
|||||||
2.4 Занятие 4 (2 ч, самостоятельная подготовка 2 ч)
2.4.1Тема занятия: Коммутаторы. Мультиплексоры. Демульти-
плексоры.
2.4.2Форма проведения: практическое занятие, письменная контроль-
ная работа.
2.4.3Методика проведения: В начале занятия преподаватель знакомит студентов с результатами выполненного индивидуального задания №2, анализирует допущенные ошибки, отвечает на вопросы студентов.
5