Файл: Учебнометодический комплекс по дисциплине электрооборудование фармацевтического производства для специальности 5В074800 Технология фармацевтического производства.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Караганда

Тема 7 Импульсные и цифровые устройства Импульсная техника – раздел электроники, предметом которого является разработка теоретических основ, практических методов и технических средств генерирования, преобразования и измерения параметров электрических импульсов, а также исследование импульсных процессов в электрических цепях. Наиболее часто в импульсных электронных устройствах используются импульсы прямоугольной (рис. 34,а), трапецеидальной (рис. 34,б), треугольной (рисунок 34,в) и экспоненциальной (рис. 34,г) формы. Импульсы, формы которых приведены на рис. 34,а…г, являются идеализированными. Форма реальных импульсов не является геометрически правильной из-за нелинейности характеристик полупроводниковых приборов и влияния реактивных сопротивлений в схемах. Поэтому реальные прямоугольные импульсы, наиболее часто используемые в практических импульсных схемах, имеют форму, приведенную на рис. 34,д.Участки быстрого нарастания и спада напряжения или тока называются фронтом и срезом импульса, а интервал, на котором напряжение или ток изменяются сравнительно медленно,- вершиной импульса.Активные длительности фронта τфа и среза τса определяются между уровнями 0,1Um и 0,9Um, где Um – амплитуда импульса. Активная длительность вершины τа оценивается на уровне 0,5Um. Импульс, показанный на рис. 34,д, имеет обратный выброс с амплитудой Um обр. Кроме того, на его вершину наложены затухающие синусоидальные колебания, который, как правило, возникают из-за наличия в схеме паразитных колебательных цепей, образованных распределенными индуктивностями и емкостями. Рисунок 34Упрощенная форма реального прямоугольного импульса показана на рис. 34,е. Спрямленные отрезки ab, bc, cd отображают соответственно фронт, вершину и срез импульса, а отрезки de и ef – нарастание и спад обратного импульса. Скорость нарастания напряжения или тока на рис. 34,е характеризуется крутизной фронта импульса, а убывание напряжения или тока на вершине относительным снижением.Одним из важнейших показателей импульсных сигналов является длительность импульсов. Помимо указанного параметра τа, определяющего активную длительность вершины на уровне 0,5Um, длительность импульса характеризует время tи, определяемое либо на уровне 0,1Um, либо по основанию импульса (рис. 34,е).К основным параметрам импульсов относится период повторения импульсов Т – интервал времени между началом двух соседних однополярных импульсов. Величину, обратную периоду повторения, называют частотой следования импульсов ν. Часть периода Т занимает пауза tп – отрезок времени между окончанием и началом двух соседних импульсов tп = T – tи.Отношение длительности импульса к периоду повторения называется коэффициентом заполненияВеличина, обратная коэффициенту заполнения, называется скважностью импульсовКачество работы импульсных устройств во многом определяется временем восстановления импульса tвос (рис. 34,е). Чем меньше tвос, тем надежнее работает схема, тем выше ее быстродействие.Мультивибраторы. Одним из наиболее распространенных генераторов импульсов прямоугольной формы является мультивибратор, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью. Одна из наиболее простых и типичных схем мультивибратора приведена на рис. 35. Элементы схемы подобраны так, чтобы обеспечить идентичность каждого из усилительных каскадов, собранных на однотипных транзисторах VТ1, VT2. При R1 = R4, R2 = R3, C1 = C2 и одинаковых параметрах транзистора мультивибратор называется симметричным. Рисунок 35На рис. 36 приведены временные диаграммы токов, протекающих в транзисторах, и напряжений на коллекторах и базах транзисторов. Исходный момент t0 соответствует тому случаю, когда транзистор VT1 заперт, а транзистор VT2 открыт. Моменты t1, t2, t3 соответствуют переключению схемы. Рисунок 36Базовые логические элементы. Применение двоичной системы счисления в цифровой электронике обеспечивает более высокую скорость выполнения операций и более высокую надежность электронной аппаратуры, т.к. элементной базой для ее построения служат элементы с двумя устойчивыми состояниями. Для описания алгоритмов работы цифровых устройств используется соответствующий математический аппарат, получивший название булевой алгебры или алгебры логики. Каждую конкретную комбинацию значений аргументов называют набором. При n аргументах существует 2n наборов. Для краткости набор записывается в виде двоичного числа, цифрами которого являются значения переменных, расположенных в определенном порядке. Двоичное число, представляющее набор, называется номером набора и обозначается α.. При n аргументах совокупность всех значений функции на 2n наборах содержит 2n нулей и единиц. Каждой функции соответствует своя комбинация этих 2n значений. Общее количество всех возможных функций n аргументов определяется числом .Логические функции одной переменной приведены в таблице 1,Таблица 1

Тематика рефератов:


б) сформировать сигналы Р3 = 1, Р4=0. Установить значение входного слова X=0000. Значение выходного слова Yсчитывать на выходе Т4(Л4).После записи информации Л4 отобразит значение x4 при подаче первого ТИ (ТИ1) произойдет сдвиг информации в регистре на один разряд вправо и Л4 отобразит значение х3, после подачи ТИ2 на Л4 отобразит значение х2, после подачи ТИЗ на Л4 отобразится –х1. Таким образом, произойдет преобразование параллельного кода в последовательный. После каждого ТИ фиксировать состояние y4 в табл.4. Проделать п. За, 3б для всех входных слов Хх- Х4.

Таблица 4

Входное слово
Состояние выхода




ТИ0 ТИ1 ТИ2 ТИ3

X1=



X2=



X3=



X4=




Литература основная: [3-6]; дополнительная [8].
Тема Счетчики импульсов

Лабораторная работа 11

Цель работы: Изучить принцип действия суммирующих и реверсивных счетчиков.

Вопросник

  1. Что такое цифровой счетчик?

  2. Что такое двоичный код? Привести пример записи числа в двоичном коде.

  3. Перечислить основные параметры счетчика.

  4. Какой счетчик называется суммирующим, вычитающим, реверсивным, асинхронным, синхронным?

  5. Начертить временные диаграммы на входе и выходах счетчика, которые вы ожидаете получить при его работе с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем.

Задание:

1. Изучение схем счетчиков на D-триггерах.

2. Изучение схем счетчиков на JK-триггерах.

3. Изучение пересчетных схем при естественном порядке счета.

4. Изучение пересчетных схем на основе счетчиков с Кcч= 2n + 1.

Методические рекомендации по выполнению заданий

  1. По указанию преподавателя собрать одну из схем счетчиков на D и JK-триггерах, соединяя триггеры с помощью соединительных шнуров в соответствии со схемами.

  2. Шину установки "О" (У"0") подключить к одному из тумблеров тумблерного регистра для снятия потенциала, необходимого при установке счетчика в «0»

  3. Прямые выходы триггеров подключить к индикаторным лампочкам.

  4. Для проверки работы счетчика в статическом режиме ко входу счетчика подключить ГОИ, на вход синхронизации (СИНХР) которого подать СИ1 положительной полярности.

  5. Нажимая на ГОИ кнопку ПУСК, проверить работоспособность счетчика по тактам, фиксируя состояние триггеров счетчика по индикаторным лампочкам и занося их в табл.1.

  6. Проверить действие шины обнуления счетчика, заполнив счетчик произвольным числом сигналов. Затем подключить обнуляющий потенциал.

  7. Для проверки работы счетчика в динамическом режиме подать на вход счетчика СИ1, отключив его предварительно от ГОИ.

  8. Синхронизацию осциллографа произвести сигналом с прямого выхода триггера старшего разряда счетчика.

  9. Подключая на вход осциллографа поочередно прямые выходы триггеров счетчика начиная с младшего разряда, убедиться, что каждый последующий разряд делит частоту поступающих на вход сигналов вдвое.

  10. Зарисовать временные диаграммы работы разрядов счетчика, наблюдаемые на экране осциллографа.


Литература основная: [3-6]; дополнительная [8].
9. Методические рекомендации по изучению дисциплины

Разработаны для лабораторных занятий.

10. Методические рекомендации и указания к типовым расчетам, выполнению расчетно-графических, лабораторных работ, курсовых проектов (работ).

  1. При подготовке к выполнению лабораторной работы студент составляет конспект по методическим указаниям (МУ), находящимся в соответствующей лаборатории;

  2. Прежде чем приступить к работе, студент должен получить допуск у преподавателя или инженера;

  3. При оформлении результатов работы студент обязательно рассчитывает погрешности;

  4. Каждую работу студент должен защитить в соответствии с контрольными вопросами, представленными в МУ.

  5. Перед началом занятий в лаборатории студент обязан пройти инструктаж по технике безопасности, который проводится преподавателем или инженером, обслуживающим лабораторию.

  6. При подготовке к выполнению каждой лабораторной работы студент составляет конспект по теме лабораторной работы, используя методические указания (МУ) к лабораторной работе, хранящиеся в лаборатории, и рекомендуемую учебную литературу.

  7. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, студент должен получить теоретический допуск у преподавателя и технический допуск к работе у инженера, обслуживающего лабораторию.

  8. После выполнения лабораторной работы студентом составляется отчет о ее выполнении, содержащий записи полученных данных, необходимые таблицы, графики, расчеты, анализ полученных результатов.

  9. При оформлении отчета по выполненной лабораторной работе студент должен в обязательном порядке оценить погрешности произведенных измерений и достоверность полученных результатов, а также сравнить их с известными литературными данными.

  10. По каждой выполненной лабораторной работе в обязательном порядке проводится защита отчета, на основании которой студенту выставляется соответствующая оценка.


11 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)

Формы проведения СРСП:

Обсуждение с преподавателем вопросов, вызывающих затруднение у студентов при освоении программного материала, проведение контрольных работ, коллоквиумов, устных опросов, заслушивание и проверка рефератов, докладов, подготовленных студентами во время СРС, проведение консультаций по содержанию лабораторных работ, оформление и сдача отчетов по лабораторным работам преподавателю.


Теоретический материал

При подготовке к занятию использовать литературу, рекомендованную преподавателем, а также научные публикации.

Тема 1 Электрические цепи

Задания

  1. Изучить топологии цепей, понятия узла, ветви и контура.

  2. Изучить законы Ома и Кирхгофа.

  3. Изучить методы преобразования цепей.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При расчетах сложных электрических цепей во многих случаях целесообразно производить их упрощение, заменяя отдельные участки одним эквивалентным сопротивлением.

Литература основная и дополнительная [1, 3, 9, 11].
Тема 2 Цепи при гармоническом воздействии

Задания

  1. Изучить способы изображения синусоидальных переменных.

  2. Изучить однофазные линейные синусоидальные электрические цепи с последовательным соединением элементов цепи.

  3. Изучить однофазные линейные синусоидальные электрические цепи со смешанным соединением элементов цепи.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При использовании комплексных чисел уравнения, составленные по закону Ома и законам Кирхгофа, одинаковы по форме для электрических цепей однофазного переменного и постоянного токов.

Литература основная и дополнительная [1, 3, 9, 11].
Тема 3 Методы анализа сложных электрических цепей

Задания

  1. Изучить метод узловых и контурных уравнений, метод наложения.

  2. Изучить метод эквивалентного генератора, метод контурных токов.

  3. Изучить метод узловых напряжений.

Методические рекомендации по выполнению заданий

Принцип компенсации основан на теореме о компенсации, которая гласит: в любой электрической цепи без изменения токов в ее ветвях сопротивление в произвольной ветви можно заменить источником с ЭДС, численно равной падению напряжения на этом сопротивлении и действующей навстречу току в этой ветви.

Литература основная и дополнительная [1, 3, 9, 11].
Тема 4 Полупроводниковые приборы

Задание:

Изучить влияние температуры на характеристики полупроводниковых приборов.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует рассмотреть отдельно работу однопереходных транзисторов в условиях переменных температурных полей.

Литература основная и дополнительная [2, 5, 6, 8].

Тема 5 Электронные усилители

Задание:

Рассмотреть принципиальные схемы и объяснить работу избирательных, низкочастотных и высокочастотных усилителей.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует учесть влияние параметров полупроводниковых приборов на частотные характеристики схем.

Литература основная и дополнительная [2, 5, 6, 8].
Тема 6 Импульсные и цифровые устройства

Задание:

Изучить работу основных комбинационных и последовательностных схем.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует выявить основное принципиальное отличие между рассматриваемыми классами цифровых схем.

Литература основная и дополнительная [2, 5, 6, 8].
Тема 7 Цифровая обработка сигналов

Задание:

Произвести качественное сравнение цифровых и аналоговых сигналов.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует произвести сравнение надежности информации, передаваемой в аналоговой и цифровой форме.

Литература основная и дополнительная [2, 5, 6, 8].
Тема 8 Микропроцессоры и микропроцессорные системы

Задание:

Установить, какую роль в структуре микропроцессорной системы играют контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует установить роль микропроцессора при работе контроллеров.

Литература основная и дополнительная [2, 5, 6, 8].
Тема 9 Электрические машины

Задание:

Рассмотреть принцип обратимости электрических машин.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует установить целесообразность использования электрических двигателей ив качестве генераторов.

Литература основная и дополнительная [1, 6, 9, 11].
Тема 10 Электропривод

Задание:

Изучить типовую структурную схему электропривода.

Методические рекомендации по выполнению заданий

При выполнении задания следует выявить обязательные и необязательные элементы структурной схемы электропривода.

Литература основная и дополнительная [1, 6, 9, 11].
12. Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

В рамках самостоятельной работы студентов осуществляется проработка теоретических вопросов, рассмотренных на лекциях, а также вопросов, вынесенных на занятия в рамках СРСП (написание рефератов); проводится подготовка к контрольным работам и коллоквиумам.


Тема: Электрические цепи

Задание:

Установить принципиальные отличия между линейными и нелинейными цепями, а также причины возникновения нелинейных искажений в цепях.

Материалы самоконтроля

1. Что называется электрическим сопротивлением?

2. Что называется электрической проводимостью?

3. От чего зависит электрическое сопротивление?

4. Какие резисторы называются линейными?

5. Какие резисторы называются нелинейными?

6. Закон Ома для участка цепи.

7. Закон Ома для полной цепи.

Методические указания:

При выполнении задания следует проанализировать математические модели линейных и нелинейных цепей.

Основная литература: [1, 3, 4];

Дополнительная литература: [9 - 11].
Тема: Методы анализа сложных электрических цепей

Задание:

Произвести расчет цепи синусоидального тока со смешанным соединением элементов.

Материалы самоконтроля

1. Приведите свойства цепи с активным сопротивлением.

2. Свойства цепи с индуктивностью.

3. Запишите формулу полного сопротивления в символическом виде для цепи RL.

4. Запишите закон Ома для цепи с RL в комплексном виде.

5. Приведите векторную диаграмму напряжений для цепи RC.

6. Запишите формулу закона Ома в символическом виде для цепи RC.

Методические указания:

При выполнении задания следует воспользоваться либо методом комплексной переменной, либо методом изображений, основанном на прямом преобразовании Лапласа.

Основная литература: [1, 3, 4];

Дополнительная литература: [9 - 11].
Тема: Полупроводниковые приборы

Задание:

Изучить влияние температуры на характеристики полупроводниковых приборов.

Материалы самоконтроля

1. Какой пробой опасен для p-n перехода?

2. Сколько p-n переходов имеет симметричный тиристор?

3. У какого транзистора входное сопротивление максимальное?

Смотрите также файлы