Домой

Программа дисциплины по кафедре "Вычислительной техники" устройства ввода-вывода информации




Скачать 192.22 Kb.
НазваниеПрограмма дисциплины по кафедре "Вычислительной техники" устройства ввода-вывода информации
Дата11.01.2013
Размер192.22 Kb.
ТипПрограмма дисциплины
Содержание
Информатика и вычислительная техника”
1. Цели и задачи дисциплины
3. Объём дисциплины и виды учебной работы.
Общая трудоёмкость дисциплины
Вид итогового контроля по семестрам
Реферат (РФ)
Аудиторные занятия
Самостоятельная работа
4. Содержание дисциплины
Вычислительные устройства на основе операционных усилителей
Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП)
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
Многофункциональные преобразователи.
Разделы дисциплины и виды занятий и работ
Вычислительные устройства на основе операционных усилителей
Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП)
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
Многофункциональные преобразователи.
5.Лабораторный практикум
Краткая характеристика лабораторных работ.
...
Полное содержание
Подобные работы:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет



Утверждаю

Проректор по учебной работе

______________ С.В. Шалобанов

“_____” ________________2007 г.



Программа дисциплины

по кафедре “Вычислительной техники”


УСТРОЙСТВА ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ


Утверждена научно-методическим советом

университета по направлениям

^ Информатика и вычислительная техника”:

654600 – подготовка дипломированных специалистов;

522800 – подготовка бакалавров.


Хабаровск 2007 г.


Программа разработана в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования с учетом особенностей региона и условий организации учебного процесса Тихоокеанского государственного технического университета.


Программу составил




Зелев Л. В.




К.т.н., доцент, кафедра Вычислительной техники







Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры

протокол № ______ от «____»__________________ 2007г

Завкафедрой__________«__»______ 2007г

________________

Подпись дата

Ф.И.О.







Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию

протокол № ______ от «____»_____________ 2007г

Председатель  УМК  _______«__»_______ 2007г

_________________

Подпись дата

Ф.И.О.




Директор  института  _______«__»_______ 2007г

__________________

(декан факультета) Подпись дата

Ф.И.О.
^

1. Цели и задачи дисциплины



Целью курса является ознакомление студентов с принципами ввода-вывода информации на аналоговых, аналогово-цифровых устройствах вычислительных комплексов и машин.

Курс “Устройства ввода-вывода информации” является одним из основных в цикле дисциплин, обеспечивающих схемотехническую подготовку инженеров схемотехников. Изложение материала базируется на сведениях из курсов “Линейно-импульсные электронные устройства”, “Моделирование”, “Схемотехника ЭВМ”, “Организация ЭВМ и систем”.

Курс “Устройства ввода-вывода информации” является базовым для изучения дисциплин “Теория проектирования ЭВМ и систем”, “Основы проектирования ЭВМ”, “Конструирование ЭВМ и систем”.


2. требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать

Принципы построения и типовые схемотехнические решения, цифроаналоговые и аналого-цифровых решающих блоков; особенности организации математического обеспечения аналоговых схем;

-уметь

Проектировать специализированные решающие блоки з типовых узлов по заданным техническим требованиям;

^ 3. Объём дисциплины и виды учебной работы.


Таблица 1.


Наименование

По учебным планам (УП)

с максимальной трудоёмкостью

с минимальной трудоёмкостью

^ Общая трудоёмкость дисциплины







по ГОС







по УП






Изучается в семестрах

7

7

^ Вид итогового контроля по семестрам







зачет







экзамен

6

6

Курсовой проект (КП)







Курсовая работа (КР)





расчетно-графические работы (РГР)







^ Реферат (РФ)





Домашние задания (ДЗ)





^ Аудиторные занятия:







всего

68

68

В том числе: лекции (Л)

34

34

Лабораторные работы (ЛР)

17

17

Практические занятия (ПЗ)

17

17

^ Самостоятельная работа







общий объем часов (С2)

51

51

В том числе на подготовку к лекциям

17

17

на выполнение КП (КР)






на выполнение РГР







на выполнение РФ

на выполнение ДЗ

на выполнение практических занятий

на подготовку лабораторных работ




17

17



17

17



^ 4. Содержание дисциплины


Тема

Наименование тем лекционного курса

  1. Введение

Цели, задачи, объем и структура курса. Типовые блок аналоговых вычислительных устройств. [ ]
  1. ^

    Вычислительные устройства на основе операционных усилителей





Схемы сложения и вычитания. Логарифмирующие и экспоненциальные преобразователи. Дифференцирующие и интегрирующие преобразователи. Масштабирующие усилители. Компараторы, устройства выборки и хранения. [ ]

  1. ^ Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП)

Общие сведения. Параллельные, последовательные и параллельно-последовательные АЦП. Интегрирующие АЦП (многотактного интегрирования, сигма-дельта АЦП, преобразователи напряжение-частота, системы сбора данных и микроконверторы). Интерфейсы АЦП. Параметры АЦП (статические, динамические, шумы). [ ]

  1. ^ Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

Общие сведения. Параллельные и последовательные ЦАП. Интерфейсы ЦАП (с последовательным интерфейсом входных данных, с параллельным интерфейсом входных данных). Применение ЦАП (обработка чисел, имеющих знак, перемножители и делители функций, аттенюаторы и интеграторы ЦАП, системы прямого синтеза сигналов). Параметры ЦАП [ ]

  1. ^ Многофункциональные преобразователи.

Аналоговые множительно-делительные устройства. Гибридные множительно-делительные устройства. Функциональные преобразователи. Схемотехника многофункциональных преобразователей. [ ]



^ Разделы дисциплины и виды занятий и работ



Раздел дисциплины
Л

ЛР

ПЗ


КП

РГР

ДЗ

РФ

С2



Введение

*























^

Вычислительные устройства на основе операционных усилителей



*


*





















^ Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП)


*


*





















^ Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)


*























^ Многофункциональные преобразователи.


*

*





















^ 5.Лабораторный практикум


Таблица 3 – Лабораторный и практикум и его взаимосвязь с содержанием курса

п/п

раздела

Наименование лабораторной работы



1

Вычислительные устройства на операционных усилителях



3, 4

Аналогово-цифровой преобразователь пилообразного и следящего типа



3, 4, 5

Гибридные функциональные преобразователи


^ Краткая характеристика лабораторных работ.


  1. Вычислительные устройства на операционных усилителях.



Цель работы: изучение схемотехники и экспериментальное исследование вычислительных устройств (масштабирующего, сложение и вычисления, умножения и деления входных сигналов, дифференцирования, интегрирования, логарифмирования и экспоненционирования).

Исполнение: Собрать схемы на основе операционных усилителей при различных функциональных реализаций, измерить выходные параметры и характеристики схем по исходным заданиям преподавателя. Математическое моделирование схем.

Обеспечение: Лабораторный макет, генераторы синусоидальных сигналов, источник постоянного напряжения, инородные осциллограф и вольтметр.

Оценка: По результатам работы определяются основные параметры и характеристики выходных сигналов при различных схемах включения. Представляются подробные выводы по работе.

^ Время выполнения работы: 6 часов.


  1. Аналогово-цифровой преобразователь пилообразного и следящего типа.



Цель работы: изучение принципов построения и экспериментальное исследование аналогово-цифровых преобразователей пилообразного и следящего типа.

Исполнение: собрать схемы по заданным преподавателем условиям. По результатам рассчитать значения, исследовать характеристики, определить погрешность квантования и ее среднее значение. Зафиксировать осциллограммы с выходов цифро-аналогового преобразователя и выхода компаратора. Оценить временные параметры преобразователя.

Обеспечение: лабораторный макет, источник постоянного напряжения, цифровой осциллограф, цифровой вольтметр, источник сигнала (генератор тактовых импульсов) генератор одиночных импульсов.

Оценка: по результатам работы определяются параметры выходных сигналов и расчеты параметров, при различных схемах включения. Представляются подробные выводы на работе.

^ Время выполнения работы: 6 часов.


  1. Гибридные функциональные преобразователи.



Цель работы: изучение принципов построения и экспериментальное исследование гибридных функциональных преобразователей (делительного и умножительного устройств и устройства для извлечения квадратного корня).

Исполнение: собрать схемы где число разрядов аналого-цифрового преобразователя задано преподавателем. Определить параметры и характеристики выходных сигналов, сравнить их с расчетными. Оценить погрешность измерений.

Обеспечение: лабораторный макет, источники постоянного напряжения, цифровой осциллограф и вольтметр, источники синусоидального сигнала.

Оценка: по результатам работы определяются параметры и характеристики выходных сигналов исследуемых схем. Проводятся необходимые расчеты. Представляются подробные выводы по работе.

Время выполнения работы: 5 часов.


^ 6. Практические занятия


  1. Классификация, основные параметры и характеристики, погрешности и шумы АЦП.


Цель работы: изучение классификации АЦП, процедуру преобразования: параметры и характеристики (статическая характеристика, разрешающая способность, эквивалентная разрядность, температурная нестабильность, шаг квантования, погрешность смещения нуля, время преобразования и стробирования, шумы).

^ Время выполнения работы: 2 часа.


  1. Параллельные, параллельно-последовательные, многотактные и конвеерные АЦП.


Цель работы: изучение структурных схем и принципы работы. Объяснить особенности этих схем, их преимущества и недостатки.

^ Время выполнения работы: 2 часа.


  1. АЦП последовательного счета и приближения, сигма-дельта АЦП, интегрирующие АЦП.


Цель работы: изучение структурных схем, принцип работы, характеристики, преимущества и недостатки.

^ Время выполнения работы: 2 часа.


  1. Интерфейсы АЦП.


Цель работы: изучить структурные схемы и принцип работы АЦП с параллельным и последовательным интерфейсом выходных данных, интерфейса сигма-дельта АЦП.

^ Время выполнения работы: 3 часа.


  1. Последовательные ЦАП.


Цель работы: изучение схем ЦАП с широтно-импульсной модуляцией, на переключающих конденсаторах. Рассчитать значения выходных параметров по заданию преподавателя.

^ Время выполнения работы: 1 час.



  1. Параллельные ЦАП.


Цель работы: Изучение схем ЦАП с суммированием весовых токов, на источниках тока, на переключающихся конденсаторах, с суммированием напряжением. Инверсное включение ЦАП с МОП-ключами.

^ Время выполнения работы: 2 часа.


  1. Интерфейсы ЦАП.


Цель работы: изучение схем ЦАП с последовательным и параллельным интерфейсом входных данных. Выбрать элементную базу по заданию параметров преподавателем.

^ Время выполнения работы: 2 часа.


  1. Применение ЦАП.


Цель работы: изучить вопрос обработки чисел, имеющих знак, схемы биполярного включения. ЦАП: перемножители и делители функций, аттенюаторы и интеграторы на ЦАП. Провести расчеты схем по заданию преподавателя.

^ Время выполнения работы: 2 часа.


Практические занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса




№ п/п

№ раздела по варианту содержания

Наименование практического занятия



3

Классификация, основные параметры и характеристики, погрешности и шумы АЦП.



3

Параллельно-последовательные, многотактные, конвеерные АЦП.



3

АЦП последовательного счета и приближения, сигма-дельта АЦП, интегрирующие АЦП.



3

Интерфейсы АЦП



4

Последовательные ЦАП



4

Параллельные ЦАП



4

Интерфейсы ЦАП



4

Применение ЦАП



^ 7. Контроль знаний студентов


7.1 Вопросы входного контроля соответствуют экзаменационным вопросам 6-го семестра по дисциплине “Линейно-импульсные электронные устройства”.

7.2 Вопросы текущего контроля – приведены в методических указаниях [ ], [ ], [ ].

    1. Вопросы выходного контроля – соответствуют экзаменационным:

  1. Параллельные АЦП.

  2. Умножители на ОУ.

  3. Сигма-дельта АЦП.

  4. ЦАП с широтно-импульсной модуляцией.

  5. Многоступенчатые АЦП.

  6. Логарифмирующие преобразователи на ОУ.

  7. Многотактные последовательно-параллельные АЦП.

  8. Параметры ЦАП.

  9. Конвейерные АЦП.

  10. Схема сложения, вычитания на ОУ.

  11. Экспоненциальные преобразователи на ОУ.

  12. Применение ЦАП, обработка чисел имеющих знак.

  13. Интегрирующие АЦП, преобразование напряжение-частота.

  14. ЦАП с последовательным интерфейсом ввода данных.

  15. АЦП последовательного приближения.

  16. Параллельные ЦАП, формирование выходного сигнала в виде напряжения.

  17. АЦП многотактного интегрирования.

  18. Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах.

  19. Ошибки АЦП и ЦАП.

  20. Аттенюаторы и интеграторы на ЦАП.

  21. АЦП последовательного счета.

  22. Параллельные ЦАП, ЦАП на источниках тока.

  23. Системы сбора данных и микроконвекторы на АЦП.

  24. Параллельный ЦАП, ЦАП с суммированием весовых токов.

  25. Параметры АЦП.

  26. Параллельный ЦАП на переключаемых конденсаторах.

  27. АЦП с параллельным интерфейсом выходных данных.

  28. Применение ЦАП, системы прямого цифрового синтеза сигналов.

  29. АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных.

  30. ЦАП с суммированием напряжений.

  31. Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП.

  32. Применение ЦАП, перемножители и делители функций.

  33. Шумы АЦП.

  34. ЦАП с параллельным интерфейсом выходных данных.



^ 8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


Основная литература:

  1. Пейтон А. Дж., Волш В., Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М: Бином, 1994 г., 350с.

  2. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника. – М: Мир, 1982 г., 513с.

  3. Зелев Л. В. АЦП. Классификация. Основные структурные схемы, принцип работы / конспект лекций по дисциплине “Устройства ввода-вывода информации”, электронный вид на сайте кафедры ВТ / - Хабаровск: ТОГУ, 2006г., 29 с.

  4. Зелев Л. В. ЦАП. Классификация. Основные структурные схемы, принцип работы / конспект лекций по дисциплине “Устройства ввода-вывода информации”, электронный вид на сайте кафедры ВТ/. – Хабаровск: ТОГУ, 2006г., 22с.

  5. Чье Ен Ун, Функциональная организация и микросхемотехника измерительных преобразователей и каналов микропроцессорных систем автоматики. – Хабаровск: ХГТУ, 1995г., 123с.


Дополнительная литература:

  1. Гальперин М. В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. – М: Энергоатомиздат. 1987г., 319с.

  2. Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, т.2. – М: Мир. 1993г., 370с.

  3. Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. – М: Радио и связь. 1988г., 366с.

  4. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: Функционирование, параметры, применение. – М: Энергоатомиздат. 1990г., 319с.

  5. Шило В. Л. Полупроводниковые цифровые микросхемы. – М: Радио и связь. 1987г., 352с.

  6. Зелев Л. В. ЦАП: Основные параметры и характеристики. – Хабаровск, ТОГУ. Электронный вид на сайте кафедры “ВТ”, 2006г., 10с.

  7. Зелев Л. В. АЦП: Основные параметры и характеристики. – Хабаровск, ТОГУ, электронный вид на сайте кафедры “ВТ”, 2006г., 16с.

  8. http://radioradar.net/docs/cap/acpit.php

  9. http://molod.mephi.ru/2002/original/359.doc

  10. http://ruwikipedia.org/wiki/ЦАП

  11. http://gaw.ru/html.cgi/txt/doc/caradacs.html


Методические указания:

  1. Чье Ен Ун. Методические указания к лабораторной работе “Линейные вычислительные устройства на операционных усилителях” по дисциплине “УВВИ”: - Хабаровск, ХПИ, 1987г., 12с.

  2. Сай С. В. Методические указания к лабораторной работе “Аналогово-цифровой преобразователь пилообразного и следящего типа” по дисциплине “УВВИ”: - Хабаровск, ХГТУ, 1995г., 12с.

  3. Сай С.В., Мамаева Т. Ю., Шоберг А. Г. Методические указания к лабораторной работе “Гибридные функциональные преобразователи” по дисциплине “УВВИ”: - Хабаровск, ХГТУ, 1995г., 10с.

^ Словарь терминов и персоналий


Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) – устройство для автоматического преобразования аналоговых сигналов (например, напряжения или тока) в эквивалентные им дискретные сигналы, представленные цифровым кодом (например двоичным или двоично-десятичным).

^ Аналоговые электронные устройства (АЭУ) - устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов.

^ Аналоговая интегральная схема - интегральная схема, в которой осуществляется обработка аналоговых (непрерывных) сигналов. В аналоговой схеме выходной сигнал является непрерывной функцией входного.

Дрейф нуля – медленные изменения входного напряжения усилителя из-за нестабильности напряжения питания и характеристик транзисторов.

^ Логический элемент - функциональное устройство, предназначенной для реализации элементарных логических операций.

Масштабный коэффициент усиления - степень усиления, имеющая размерность 1/В.

Напряжение смещения нуля - величина сдвига относительно начала координат графика амплитудной характеристики по оси напряжений.

^ Нелинейные искажения - изменения формы колебания, обусловленные нелинейностью характеристик транзисторов, диодов, магнитопроводов, полупроводниковых конденсаторов микросхем и других элементов.

Операционный усилитель - элемент аналогово-вычислительной техники, предназначенный для вычисления различных операций (усиления, умножения, деления и др.).

^ Остаточные напряжения перемножения - напряжения на выходе перемножителя при полном размахе переменного напряжения на данном входе и равенстве нулю напряжения на другом входе.

^ Относительная размерность перемножения - отношение максимальной разности между фактическим и теоретическим значениями выходного напряжения к его предельному значению.

Перемножитель - устройство обработки сигналов, предназначенное для реализации различных математических операций над сигналами, при построении модуляторов, демодуляторов, преобразователей частоты, автоматических регуляторов усиления, измерительных устройств.

Повторитель - усилительный каскад с фазовым сдвигом около 0 град, и с коэффициентом усиления, близким к 1. Таким образом, форма сигнала на входе и выходе повторителя одинакова. Для повторителя характерно высокое активное входное и низкое выходное сопротивление.

Регистр - устройство для приема, хранения и выдачи данных представленных в цифровом коде.

Серия - группа ЦИС (цифровых интегральных схем) выполненная по одинаковой технологии и предназначенная для совместного применения.

Собственные шумы - колебания, обусловленные хаотическим движением свободных носителей заряда (электронов и дырок) во всех электропроводящих материалах, из которых сделаны детали усилителя.

Сумматор - устройство предназначенное для сложения трех одноразрядных чисел, где в качестве третьего числа выступает перенос из предыдущего разряда.

Счетчик - устройство предназначенное для подсчета числа входных импульсов и фиксации этого значения в каком-либо стандартном коде.

Триггер - устройство способное длительное время оставаться в одном из двух устойчивых состояниях.

^ Умножитель частоты - электронное устройство, увеличивающее частоту подводимых к нему периодических электрических колебаний в целое число раз.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - устройство для автоматического преобразования дискретных сигналов, представленных цифровым кодом, в эквивалентные им аналоговые (непрерывные во времени) сигналы.

Частотная коррекция - компенсация возможного спада АЧХ в определенной области частот.

Широкополосный усилитель (ШУ) - усилители, в которых коэффициент усиления остается практически постоянным в широкой частотной области.

Скачать 192.22 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты