Электронные компоненты цифровых устройств. Лекция №1

1. Обзор курса

• Основы схемотехники
• Дискретные элементы цифровой техники
• Управляющие цифровые автоматы
• Архитектура компьютера
• Организация аппаратных интерфейсов
• Принцип работы внешних периферийных устройств
• Основы функционирования микроконтроллеров

2. Рекомендуемая литература к курсу

• Таненбаум Э. С. Архитектура компьютера. 6-е изд СПб.: Питер, 2017
• Дэвид М. Харрис Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Morgan
Kaufman, 2013.
• Тице У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12 – издание М: ДМК
Пресс, ДОДЭКА, 2015
• А.Грошев, П.Закляков Информатика: учеб. для вузов – 3-е изд., перераб. и доп.
– М.: ДМК Пресс, 2016. – 588 с
• Гук М.Г. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. – СПб.: Питер,
2008
• Гук М.Г. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2006
• Петров С.В. Шины PCI, PCI Express. Архитектура, дизайн, принципы
функционирования. – СПб.: БХВ, 2006
• Евстифеев, А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega : руководство
пользователя / А. В. Евстифеев. - Москва : ДМК Пресс, ДОДЭКА, 2015. - 587 с.

3. Электронные компоненты цифровых устройств

4. План лекции

• Определение основных электрических характеристик:
• напряжение, ток, мощность;
• Пассивные элементы электронных устройств:
• сопротивление;
• емкость;
• Активные элементы электронных устройств:
• диод;
• биполярный и полевой транзистор;
• операционный усилитель.

5.

Определение основных
Электрических
характеристик

6. Напряжение

Электрическое напряжение между
точками А и В - это работа, совершаемая
силами поля по перемещению единичного
заряда из точки А в точку В и равна
разности потенциалов между этими
точками.
AAB
U
А B
q
Потенциал и напряжение измеряется в вольтах.

7. Напряжение

Потенциал земли равен 0 вольт.
В электронных устройствах
выбирается некоторая общая точка,
потенциал которой считается равным
0 (схемная земля GND (Ground) или
общий COM (Common ) ).
Все остальные напряжения
измеряются относительно этой точки.
Напряжение может быть :
• постоянным («V=», VDC) ;
• переменным ( «V~» , VAC).

8. Электрический ток

Электрический ток — направленное движение электрически
заряженных частиц под воздействием электрического поля.
Такими частицами могут
являться:
• в проводниках – электроны;
• в электролитах – ионы (катионы и
анионы),
• в полупроводниках – электроны и
так называемые дырки (дырка — это
отсутствие электрона в электронной
оболочке атома.)
Сила тока – количество заряда
протекающее через поперечное
сечение проводника за единицу
времени (измеряется в амперах
или долях ампер).
Ток может быть:
• постоянным (протекать в одном
направлении, («I=», IDC));
• переменным (протекать в разных
направлениях, («I~» , VAC)).
• обычно направление тока
показывается стрелкой
направленной против движения
электронов.
Q
I
t

9. Электрическое сопротивление

Сопротивление (R) – это свойство вещества
препятствовать протеканию электрического тока.
Измеряется в Ом или долях Ом.
Элементы, которые задают нужное сопротивление
называются резисторами и обозначаются:
Закон Ома:
U I R

10. Мощность тока

Мощность электрического тока — это отношение
произведенной им работы ко времени в течение которого
совершена работа.
W
U2
P
U I
I2 R
t
R

11. Ёмкость, конденсатор

Конденсатор – система, состоящая из проводников и диэлектрика,
служащая для накопления заряда.
При подаче напряжения в начальный момент (ток в цепи
максимальный) на пластинах будет накапливаться одноименный
заряд, до тех пор пока напряжение на конденсаторе не станет
равным питающему напряжению (ток в цепи равен 0).
Чем выше качество диэлектрика, тем больше емкость
конденсатора при одинаковой площади пластин.

12. Конденсатор

Ток и напряжение на конденсаторе в противофазе, поэтому
мощность рассеиваемая конденсатором стремится к 0.
Зависимость сопротивления от частоты