 | Кафедра прикладної радіоелектроніки |
[RE-31] Цифрова схемотехніка
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | - |
| Спеціальність | |
| Освітня програма | 172Б ІТМР - Інтелектуальні технології мікросистемної радіоелектронної техніки (ЄДЕБО id: 5627) |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | 2 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 1 год, Практ. год, Лаб. 2 год, СРС. год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
| Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Приходько І. О., Лаб.: Титенко О. Т., |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=449 |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна «Цифрова схемотехніка» належить до циклу вибіокових дисциплін підготовки студентів. Предметом дисципліни є вивчення основ проектування цифрових пристроїв та функціональних вузлів, які використовуються в побутових та професійних апаратах.
Зараз практична більшість радіотехнічних пристроїв містять пристрої цифрової обробки інформації. Тому без ґрунтовних знань в області цифрової схемотехніки неможливо навчити майбутніх радіоінженерів розробляти сучасну електронну техніку, яка використовується майже в усіх областях діяльності людини.
Мета вивчення дисципліни – придбання знань, навиків і вмінь проектування цифрових пристроїв та їх використання в різноманітних радіотехнічних пристроях: побутових, обчислювальних та керувальних приладах і системах.
Завдання вивчення дисципліни: студент повинен вміти скласти та обґрунтувати технічне завдання на цифровий пристрій; розробити його структурну та електричну схеми; виконати необхідні електричні розрахунки; обґрунтувати та зробити вибір елементної бази.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Дана дисципліна з циклу вибіркових доповнює такі компетенції студента як:
визначати та застосовувати у професійній діяльності методики випробувань інформаційно-телекомунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем інтелектуальних технологій на відповідність вимогам вітчизняних та міжнародних нормативних документів;
здійснювати стандартні випробування інформаційно-комунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем на відповідність вимогам вітчизняних та міжнародних нормативних документів;
реалізовувати методи цифрового оброблення сигналів на програмному та апаратному рівнях;
3. Зміст навчальної дисципліни
Тема 1. Основні визначення та поняття цифрової схемотехніки. Логічні елементи. Комбінаційні пристрої.
Системи числення - двійова та шістнадцякова. Арифметичні та логічні операції в цифрових пристроях. Базові логічні елементи ЛЕ (І, НЕ, АБО), універсальні логічні елементи (АБО-НЕ, І-НЕ) та інші (виключне АБО, виключне АБО-НЕ та інші). Опис найпростіших логічних функцій та побудова схем на ЛЕ.
Комбінаційні пристрої. Мультиплексор/демультиплексор, шифратор/дешифратор, компаратор, сутатор, арифметико-логічний пристрій і тд.
Тема 2. Цифрові пристрої послідовносного типу.
Поняття тригера. Структурні схеми, таблиця переходів.принцип побудови та роботи RS-, JK-, T-, D- тригерів.
Побудова синхронних та асинхронних лічильників х довільним модулем лічби на основі тригерів різної структури.
Інтегральні схеми двійкових, десяткових лічильників.
Подільники частоти.
Регістри. Класифікація, особливості синтезу. Регістри пам’яті, регістри зсуву, реверсивні регістри.
Тема 3. Пристрої спряження аналогових та цифрових сигналів - аналогово-цифрові перетворювачі АЦП, цифро-аналогові перетворювачі ЦАП.
Зв’язок між аналоговими та цифровими сигналами. Шум квантування. Функціональні схеми ЦАП. Порівняння – переваги та недоліки. Розрядність.
Функціональні схеми АЦП. Порівняння – переваги та недоліки. Області застосування.
Елементи пам’яті – типи, принципи роботи. Проектування окремих функціональних вузлів ЦП.
Проектування окремих функціональних вузлів ЦП.
Тема 4. Генератори тактових імпульсів. Мультивібратори та одновібратори.
Одновібратори на логічних елементах. Одновібратори на основі таймера NE555 Синтез схем мультивібраторів на основі цифрових інтегральних схем. Мультивібратори на логічних елементах. Мультивібратори на основі RS-тригерів.
Регулювання тривалості імпульсів в мультивібраторах.
Визначення частоти слідування імпульсів та їх скважності.
Тема 5. Основи моделювання цифрових пристроїв у NI Multisim.
Синтезатор частоти з цілісним коефіцієнтом множення. Дослідження системи фазового автопідстроювання частоти. Синтез схеми фазового детектора з заданою вхідною частотою. Моделювання генератора керованого напргугою в середовищі Multisim.
4. Навчальні матеріали та ресурси
1. Макаренко В.В. Програмні засоби проектування. Навчальний посібник. – Київ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 244с.
2. David Money Harris, Sarah L. Harris. Digital Design and Computer Architecture. 2013 Elsevier, Inc. ISBN 978-0-12-394424-5. – 1662 с.
3. Рябенький В.М., Жуйков В.Я., Ямненко Ю.С., Заграничний А.В. Схемотехніка: Пристрої цифрової електроніки. Том 2 : Електронний підручник. – Київ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2016. – 358 с.
4. Цифрова та імпульсна схемотехніка. Моделювання та аналіз: навч. посібник / В. В. Макаренко, В. М. Співак. – К.: Кафедра, 2017. – 314 с.
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Теми лабораторних робіт
1. Дослідження цифрових комбінаційних схем.
2. Дослідження цифрових послідовних схем (автомати з пам’яттю).
3. Генератори тактових імпульсів. Мультивібратори та одновібратори.
4. Синтезатор частоти з цілісним коефіцієнтом множення.
6. Самостійна робота студента
Самостійна робота студента передбачає підготовку до лекцій (повторення матеріалу попередніх лекцій, як наведено в п.4) – 0,5 год до кожної лекції, підготовку до лабораторних занять - 2 год до кожного лабораторного заняття, в тому числі виконання домашніх робіт з індивідуальним варіантом завдання для підготовки до виконання моделювання схем в середовищі NI Multisim та MicroCap.
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
- Необхідною умовою допуску до заліку є відсутність заборгованостей по курсу.
- Протягом семестру студент може набрати загалом за всі види робіт 100 балів та отримати оцінку автоматом. В разі необхідності підвищення оцінки - студент, що не має заборгованостей по курсу, може написати залікову роботу.
- Календарна атестація студента проводиться за значенням поточного рейтингу на момент атестації. Якщо значення цього рейтингу не менше 50% від максимально можливого на момент проведення атестації, то студент вважається задовільно атестованим.
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Рейтинг студента протягом семестру складається з балів, що він отримує:
•Виконання та захист лабораторних робіт (40 балів).
•Виконання ДКР (15 балів).
•Виконання МКР (45 балів).
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Лабораторні роботи виконуються на макетах (синтез схем на ІС) та в середовищі комп'ютерного моделювання NI Multisim.
Теми лабораторних робіт
1. Дослідження цифрових комбінаційних схем.
2. Дослідження цифрових послідовних схем (автомати з пам’яттю).
3. Генератори тактових імпульсів. Мультивібратори та одновібратори.
4. Синтезатор частоти з цілісним коефіцієнтом множення.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Приходько І. О.; Титенко О. Т.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № від )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)