Авиационная электроника и цифровые устройства

ДЕПАРТАМЕНТ ПО АВИАЦИИ

МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Минский государственный высший авиационный колледж

Авиационная электроника и цифровые устройства

Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы отделения

Минск

УДК 621.38

ББК 39.561.5

А20

Составитель

ДУДНИКОВ Игорь Львович

Рецензент

ПЛЯЦ Олег Михайлович,

кандидат технических наук, доцент

Одобрено и рекомендовано к изданию

Научно-методическим советом МГВАК

(протокол от 25 апреля 2014 г. № 6)

А20 Авиационная электроника и цифровые устройства: методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения / сост. И. Л. Дудников. – Минск: МГВАК, 2014. – 64 с.

Данное пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины «Авиационная электроника и цифровые устройства», содержит необходимые материалы и методику выполнения контрольных работ, приведены примеры расчета основных задач, необходимый справочный материал и список рекомендуемой литературы.

Издание предназначено для студентов заочного отделения специальности 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования» (приборное и электротехническое оборудование).

© МГВАК, 2014

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Программа курса «Авиационная электроника и цифровые устройства» относится к группе специальных дисциплин учебного плана для специальности 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования».

Согласно учебному плану студенты-заочники выполняют: две контрольные работы, лабораторные работы, сдают зачеты и экзамены по всему курсу.

Курс авиационной электроники и цифровые устройства изучается студентами-заочниками, главным образом, самостоятельно. Приступая
к изучению курса, необходимо внимательно ознакомиться с его программой, подобрать учебную литературу, а затем изучать каждую тему, конспектируя основные понятия, определения и формулы.

Нужно научиться изображать типовые схемы электронных устройств (усилителей, генераторов, выпрямителей, формирователей и преобразователей электрических сигналов), а также научиться вычерчивать графики, поясняющие принцип работы этих устройств.

Особое внимание следует обратить на физические явления
и процессы, а также на прохождение токов в приборах и электрических цепях электронных схем каждого электронного устройства.

Следует также уяснить условные графические обозначения, буквенно-цифровое обозначение (маркировку) изучаемых элементов электронных схем, а также их условное позиционное обозначение на схемах согласно стандартам.

Лекционные занятия носят характер установочных лекций,
в которых излагаются основные физические понятия и закономерности работы приборов и схем по отдельным разделам курса.

Задание должно быть датировано и подписано курсантом.
В начале задания следует четко указать фамилию, имя и отчество, учебный шифр, домашний адрес. В конце задания указывается список используемой литературы и год издания методических указаний.

Не зачтенное контрольное задание необходимо исправить
и прислать на повторную рецензию вместе с первоначальной работой
и с замечаниями рецензента. Исправление ошибок в отрецензированном тексте не допускается.

Контрольное задание засчитывается, если ответы на вопросы
и решения задач не содержат ошибок принципиального характера
и если выполнены перечисленные выше требования.

ВВЕДЕНИЕ

Роль электроники и цифровой техники в авиации. Определение электроники как отрасли науки и техники. Основные этапы развития электроники, микропроцессорной техники и цифровой техники. Классификация электронных приборов и примеры использования электроники, МП техники и цифровых устройств в авиации.

Авиационная электроника и цифровые устройства является общеинженерной дисциплиной.

Целью дисциплины является изучение элементной базы и основ схемотехники, электронных устройств, аналоговых и цифровых сигналов, которые используются в современной промышленной электронике, т.е. дисциплина формирует базу знаний в области электроники для изучения сопутствующих дисциплин и практической работы инженера-электрика.

В задачи курса входит:

ü ознакомление с состоянием, основными понятиями
и определениями, применяемыми в электронике;

ü изучение основных типов полупроводниковых приборов
и интегральных микросхем, составляющих элементную базу современной промышленной электроники;

ü изучение принципа действия и особенностей аналоговых
и импульсных устройств;

ü изучение принципа действия и особенностей выпрямителей и других преобразователей электрической энергии;

ü освоение методов исследования свойств элементов
и устройств электронной техники;

ü изучение общих принципов построения микропроцессоров и МП систем;

ü изучение цифровых устройств и систем управления;

ü изучение перспективных устройств электроники.

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

ü состояние, уровень и перспективы развития средств электроники в сельскохозяйственном производстве;

ü принцип действия, общее устройство и основные характеристики элементной базы;

ü принципы построения типовых узлов электронных схем;

уметь:

ü анализировать электронные схемы, определять по условным обозначениям и справочникам параметры электронных элементов;

ü решать инженерные задачи по обслуживанию электронной аппаратуры и МП техники в авиации;

ü грамотно производить выбор стандартной электронной аппаратуры и МП средств в зависимости от конкретных требований авиационной техники.

Данная дисциплина базируется на учебных дисциплинах: электротехники и электроники, физики, высшей математики, инженерной графики, метрологии и электрических измерениях, основы автоматики.

Знания, полученные в результате изучения дисциплины, углубляются при изучении последующих дисциплин и специальных курсов.

Решением кафедры отдельные разделы могут выноситься на самостоятельную проработку или переноситься в специальные курсы.

Контроль знаний студентов осуществляется промежуточными аттестациями, зачетами и экзаменами.

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ

Электропроводимость полупроводниковых материалов.
Влияние примесей на проводимость. Образование электронно-дырочного перехода.

Полупроводниковые резисторы, варисторы, терморезисторы, фоторезисторы. Принцип действия. Характеристики и параметры.

Полупроводниковые диоды. Выпрямительные диоды, стабилитроны, туннельные диоды, варикапы, их основные характеристики и параметры. Система обозначений.

Биполярные транзисторы. Принцип действия. Схема включения, характеристики и параметры. Система h -параметров транзистора. Работа транзистора с нагрузкой. Режимы работы транзистора. Однопереходный транзистор. Система обозначения транзисторов.

Полевые транзисторы. Полевые транзисторы с управляющим
р - n -переходом. Полевые транзисторы с изолированным затвором. Статические характеристики и основные параметры. Схемы включения транзистора и их особенности. Система обозначения полевых транзисторов.

Тиристоры. Структура и разновидность тиристоров: тиристор диодный, тиристор триодный, симметричный. Устройство, принцип действия, характеристики и параметры. Области применения. Система обозначений.

Электровакуумные приборы. Электрический ток в вакууме
и эмиссия электронов. Устройство электронных ламп ламповые диоды, триоды, тетроды, пентоды и лучевые тетроды. Основные параметры и характеристики электронных ламп. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). ЭЛТ с электростатическим отклонением. Кинескопы
черно-белые и цветные. Устройство, принцип действия. Система обозначений электронных приборов.

Оптоэлектронные приборы. Резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные оптроны. Оптоэлектронные пары. Фототранзистор
и фототиристор.

Конструктивная база микроэлектроники. Гибридные
и полупроводниковые интегральные микросхемы. Аналоговые
и цифровые ИМС. Технологические разновидности ИМС. Параметры ИМС. Система обозначений.

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ

Усилительные каскады. Классификация электронных усилителей. Основные параметры и характеристики. Типовые усилительные каскады. Усилительный каскад с общим эмиттером (ОЭ). Выбор рабочей точки. Динамический режим работы транзистора. Расчет основных параметров каскада. Методы температурной стабилизации каскада с ОЭ. Особенности ламповых усилительных каскадов. Режимы работы усилительных каскадов. Основные энергетические соотношения для режимов класса А, В, С
и области применяемости этих режимов.

Усилители напряжения и мощности. Принципы построения многокаскадных усилителей. Виды связи между каскадами. Схемы замещения. АЧХ и ФЧХ усилителя. Обратные связи в усилителях. Обратные связи по напряжению и току. Разновидности обратных связей и их влияние на основные параметры и характеристики усилителя.

Усилители постоянного тока (УПТ). Дрейф нуля в УПТ
и методы его устранения. Балансные схемы УПТ. УПТ в микросхемном исполнении, операционные усилители (ОУ). Основные свойства ОУ. Основные схемы с использованием ОУ, реализация алгебраических функций на ОУ. Параметры ОУ типовых серий.

Избирательные усилители с RC и LC фильтрами.

Усилители мощности. Однотактные и двухтактные усилители мощности с трансформатором. Бестрансформаторные усилители мощности. Реализация усилителей напряжения и мощности на ОУ.

Применение электронных усилителей.

Области применения различных типов электронных
усилителей. Усилители с питанием переменным током. Фазочувствительные усилители.

Генераторы гармонических колебаний.

Условия самовозбуждения автогенераторов. Генераторы
с LC -контуром. Трехточечная схема автогенераторов. Параметрическая и кварцевая стабилизация частоты.

RC -автогенератор с Г-образной RC цепью обратной связи,
RC -автогенератор с мостом Вина и двойным Т-образным мостом. Автогенераторы на элементах с отрицательным сопротивлениям.

СРЕДСТВА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Общие сведения об источниках первичного (ИПП) и вторичного (ИВГТ) питания. Структурная схема. Однофазные выпрямители. Трехфазные выпрямители. Основные электрические параметры
и характеристики выпрямителей. Выбор вентилей. Фильтры активные и пассивные источника питания. Умножители напряжения.

Управляемые выпрямители. Параметрические и компенсационные стабилизаторы напряжения и тока.

Инверторы. Инверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Однофазные инверторы тока и напряжения. Условия перехода от выпрямительного режима к инверторному. Импульсные преобразователи постоянного напряжения.

ИМПУЛЬСНАЯ И ЦИФРОВАЯ ТЕХНИКА

Общая характеристика импульсных устройств. Виды
и параметры импульсных сигналов. Линейные импульсные цепи. Ключевой режим работы транзисторов.

Основные логические элементы и логические функции: И, ИЛИ, НЕ, И – НЕ, ИЛИ – НЕ.

Импульсные генераторы. Автоколебательные и ждущие мультивибраторы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения. Автоколебательные блокинг-генераторы.

Триггеры. Триггеры на транзисторах несимметричные
и симметричные. Способы запуска триггеров. Триггеры
в микросхемном исполнении: RS, RSC, D, Т, JK. Реализация триггеров на логических элементах. Триггеры серий К155, К176 и т.п.

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА

Основные понятия и определения. Архитектура микропроцессорных систем. Структура МП-систем.

Арифметические основы микропроцессорной техники. Системы счисления. Перевод одной системы в другую.

Логические основы микропроцессорной техники: цифровые счетчики импульсов, регистры, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, распределители сигналов.

Процессор, система общих шин. Память микропроцессора. Устройства ввода – вывода. Регистры микропроцессора, АЛУ, устройство управления, шина управления.

Интерфейс МП-системы. Система ввода – вывода. Программирование и система команд микропроцессора. Работа МП при выполнении программы.

Структура и архитектура микропроцессора. Сопряжение МП
с внешними устройствами. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи сигналов.

Системы команд микропроцессора. Алгоритмические языки
для МП. Машинные коды. Составление алгоритмов и команд.