- •Қ.М. Мұқашев, к.С. Шадинова электроника және схематехника негіздері
- •Студенттің жұмыс орыны
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны Зертханалық стенд
- •Электрондық осциллограф
- •Стендті ток көзімен қоректендіру
- •Құрама электр өлшеуіш прибор
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •2 . Құрама электр өлшеУіш прибор
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Құрама электрөлшеу приборының конструкциясы
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •3. Импульстық сигналдар
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •4. Импульстық сигналдарды түрлендіру
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмыстың орындалу тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •5. Диодты және транзисторлы кілттер
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •6. Диодты – транзисторлы логика
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •7. Логикалық элементтердің интегралдық микросхемалармен құрылуы
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •8. Импульстық сигналдардың генераторлары
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •2 Және – емес логикалық элементтермен мультивибратордың схемасын құру және зерттеу.
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •9. Асинхронды және тактілік rs – триггерлер
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •10. Құрама rs- d және jk- триггерлер
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •11. Реверсивті санауыштар
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •4 Разрядты екілік санауыш.
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •12. ЫғыстыруШы регистр
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •13. Шифратор және Мультиплексор
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •14. Үш кірісті толық дешифратор
- •Студент білу тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •15. Бір разрядты екілік қосуыштар
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау ережесі
- •Үй тапсырмасы
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •16. Арифметикалық – логикалық құрылғы
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Пысықтау сұрақтары
- •Үй тапсырмасы
- •Әдебиеттер
- •17. Цифрлық мағлұматты бейнелеу
- •Студент игеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Материалды толық меңгеру үшін алдын-ала игерілетін сұрақтар а) базистік білім бойынша:
- •Студенттің оқытушымен бірге орындайтын жұмысы
- •Студенттің бастапқы және қорытынды білім деңгейін қадағалау
- •Әдебиеттер
- •18. Оперативті жадылық құрылғы
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Пысықтау сұрақтары
- •Үй тапсырмасы
- •Әдебиеттер
- •19. Цифрлық-аналогты түрлендіргіш
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Бақылау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •20. Аналогты – цифрлық түрлендіргіш
- •Студент білуі тиіс:
- •Студент меңгеруі тиіс:
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау тәртібі
- •Пысықтау сұрақтары
- •Әдебиеттер
- •21. Айнымалы токтың түзеткіштері
- •Жұмыстың қысқаша мазмұны
- •Жұмысты орындау әдістемесі
- •Пысықтау сұрақтары
- •Үй тапсырмасы
- •Әдебиеттер
- •Қосымшалар
- •1. Радиоаппаратураның құрама элементтерін ауыстыру әдістемесі
- •2. Жартылай өткізгіш приборларды таңбалау тәртібі
- •3. Интегралдық микросхемаларды таңбалау принциптері
- •4. Шетелдік имс таңбалау ерекшеліктері
- •5. Логикалық элементтердің графикалық шартты белгілерінің стандарттары
- •6. Сәуле шығарушы диодтарды таңбалау принципі
- •7. Стендтегі микросхемалардың графикалық бейнеленуі және контактыларының орналасуы
- •8. Стендтің толық техникалық нұсқауы
- •Стендтің конструкциясы
- •Қорытынды
- •Әдебиеттер
- •Мазмұны
- •Электроника және схематехника негіздері
Қ.М. Мұқашев, к.С. Шадинова электроника және схематехника негіздері
Қ.М. Мұқашев, К.С. Шадинова
Қазақстанның тәуелсіздігінің
20 жылдығына арналады
ЭЛЕКТРОНИКА ЖӘНЕ СХЕМАТЕХНИКА
НЕГІЗДЕРІ
Алматы 2011
ОӘЖ 621.38; 621.0372 (075.8)
ББК 32.85я73
М 84
Баспаға Абай атындағы Қазақ Ұлттық педагогикалық университетінің оқу - әдістемелік бірлестігі ұсынады.
Пікір білдірушілер: ҚР ҰҒА-ның академигі, техника ғылымдарының докторы, профессор Уәлиев Ғ.У.
Еуропа жаратылыстану ғылымдары академиясының академигі, физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Умаров Ф.Ф.
Мұқашев Қ.М., Шадинова К.С.
М 84 Электроника және схематехника негіздері: Оқу құралы. Физика-техникалық мамандықтардың студенттеріне арналады. - Алматы, 2011. 350 б.
ISBN 978-601-232-508-9
Оқу құралы «Электроника және схематехника негіздері» курсының бағдарламасына сәйкес дайындалған және осы бағыттағы пәндер бойынша зертханалық практикумдарды өткізуге арналған.
УДК 621.38(075.8)
ББК 32.85я73
ISBN 978-601-232-508-9 © Мұқашев Қ.М.
Шадинова К.С., 2011.
Кіріспе
Жоғары оқу орындарының басты міндеттерінің бірі-цифрлық микроэлектроника бағыты бойынша электроника және схематехника саласынның шебер мамандарын дайындау. Сондықтан бұл саланың пәндері физика және инженер-техникалық мамандықтардың оқу жоспарының құрамына міндетті түрде өтілетін курс ретінде кіргізілген. Сол үшін қажетті оқулықтар мен оқу құралдарын дайындау да маңызды шаралардың біріне жатады. Сондай мақсатпен дайындалған бұл оқу құралы түрлі электрондық құрылғылардың негізгі құрама бөліктерінің құрылу принципі мен жұмысы, олардың тізбектерінде өтетін физикалық процестер мен заңдылықтар туралы қажетті мағлұматтарды жеткілікті түрде баяндауға және оларды зерттеу әдістерімен таныстыруға арналған. Мұндай мағлұматтар кез-келген күрделі электрондық жүйе жұмысының теориялық фундаменті болып табылады.
Соған оқырманның қолын жеткізу үшін патентпен қорғалған баламасы жоқ, арнайы үлгідегі зертханалық стенд жасалып, микроэлектрондық құрылғылардың түр-түрін жинап зерттеудің және саралаудың әдіс-тәсілдері құрылды. Тек осылай және осындай дайындықтан өткен маман ғана білімнің жаңа көздерін ашып, бұрын-соңды қолданыста болмаған құралдарды ойлап тауып, ұлт игілігіне, қоғамның қажетіне жарата алады.
Әрбір физик пен инженердің кәсібі қазіргі кезеңдегі электрониканың жетістіктеріне сүйенбей жаңа биіктерге көтерілуі ешбір мүмкін емес. Ендеше олар сол электрониканың, электрондық құрылғылардың түрлері мен типтері туралы хабардар болуы заңды нәрсе. Электрондық құрылғылар аналогты, цифрлы және аналогты-цифрлы болып бөлінеді. Олардың барлығы түрлі электрондық жүйелердің күйін талдауға, мағлұматты тасымалдаушы сигналдың параметрлерін өлшеу арқылы пайдалы ақпаратты (информация) өндіруге арналып құрылады. Басқаша айтқанда, әрбір радиоэлектрондық аппарат бір жағынан мағлұматты өндіруші болса, екінші жағынан – оны өлшеп-талдаушы болып келеді. Мұндай жүйелердің сенімділігі оны құраушы элементтік базаның сапасына тікелей тәуелді. Осы көрсеткішті жетілдіру және оның функционалдық мүмкіншіліктерін кеңейту мақсатымен электрондық аппараттардың құрама бөліктері соңғы 20-25 жылда көптеген өзгерістерге ұшырады. Дискретті элементтер интегралдық микросхемалар түрінде жасалған аналогты және цифрлық функционалдық құрылымдармен ауыстырылды. Дегенменде, кез-келген күрделі микросхема диод, транзистор, резистор, конденсатор секілді дара элементтермен құралады. Белгілі ережемен бір жартылай өткізгіш кристалдың ішінде орналастырып, өзара байланысқан осы дара элементтер енді алдын – ала ойластырылған амалды орындаушы микросхема болып табылады. Алдағы уақытта бұл микросхема өзін құрастырушы элементтерге жіктеуге жарамайды. Әдетте микросхеманың құрылу принципін, оның элементтері арқылы токтың өтуін түсіну үшін, осы электрондық құрылымның дара элементтермен құрастырылу үлгісі жиналып, жұмыс істеу принципі талданып, түсіндірілгеннен кейін оның интегралдық микросхема түрінде орындалуы қарастырылады. Нәтижесінде алғаш рет кездесіп отырған бейтаныс ғылымның алдындағы тосырқау, сескену секілді жат сезімдерге жол берілмейді.
Соған байланысты, оқу құралының материалдары студенттің жұмыс істейтін орынымен танысудан басталып, қолданыстағы электр өлшеуіш, электрондық құралдарды меңгере отырып, дара элеметтерден құрылған қарапайым құрылғыларды саралай отырып, бірте-бірте күрделене түсетін жүйелер арқылы, оперативті жады, арифметикалық - логикалық, микропроцессорлық құрылғыларды баяндаумен аяқталады. Әрбір кезекті тақырыптың материалы өткен тақырыптың логикалық жалғасы ретінде беріледі. Әрбір тақырып студент «Нені білуі қажет? Нені меңгеруі міндет?»- деген сұрақтар желісіне жауап іздеуден басталады. Осылай құрылған оқу құралының соңында радиокомпоненттердің шартты белгілері мен таңбалау тәртібі туралы қажетті мағлұматтар келтіріледі. Әрине, әрқашанда өзгерістерге ұшырап отыратын бұл мағлұматтардың соңғы мәліметтермен салыстырғанда айырмашылығы болуы әбден мүмкін. Сондықтан заңды түрде бекітілген техникалық шарттар мен мемлекеттік стандарттар арасында кездесетін қайшылықтарға түсіністікпен қарау қажет. Бұл нұсқау терминологиялық ұғымдар мен анықтамаларға да тиесілі. Осының барлығы жаңадан игере бастаған ғылымдағы түсінбестік пен екі жақты пікірдің өрбуінен сақтандырады.
Физика-техникалық ғылымның басқалармен салыстырғанда басты ерекшелігі - әрбір физикалық шаманың өлшеу бірлігінің болуында. Негізгі және туынды өлшеу бірліктерін тиянақты меңгеріп, дұрыс (қатесіз) пайдалана білудің маңызы зор (1-кесте). Еселеуші немесе туынды бірліктерде негізгі өлшеулерді 10n шамасына көбейту нәтижесіне қосымша тіркеме жалғау арқылы құрастырылады (2-кесте).
Бұл шамаларды дұрыс қолдану үшін, Ом заңының негізінде анықталатын электр тізбектерінің негізгі көрсеткіштерін өлшеу бірліктерінің СИ-жүйесіндегі мәндерін байланыстыратын теңдіктерді жетік білу артықшылық жасамайды:
1-кесте. Негізгі электрлік шамалардың өлшеу бірліктері
Бірлік-тер |
Белгіленуі |
Таңба-сы |
Қолданылу аясы | |
Отан-дық |
Халық-аралық | |||
Ампер |
A |
A |
I |
Ток күші |
Ватт |
Вт |
W |
P |
Электр қуаты |
Вольт |
В |
V |
U |
Электр кернеуі |
Генри |
Гн |
H |
L |
Индуктивтілік |
Герц |
Гц |
Hz |
F |
Тербеліс жиілігі |
Ом |
Ом |
|
R |
Электр кедергісі |
Секун-да |
с |
S |
T |
Уақыты |
Фарада |
Ф |
F |
С |
Электр сыйымдылығы |
2-кесте. Еселеуші және туынды бірліктерді құруға арналған тіркемелер.
Тірке-мелер |
Есе-леуші |
Тіркеменің белгіленуі |
Қолдану мысалдары | |
х/ар-қ |
Отандық | |||
экса |
1018 |
E |
E |
|
пета |
1015 |
P |
П |
|
тера |
1012 |
T |
T |
|
гига |
109 |
G |
Г |
|
мега |
106 |
M |
M |
1МОм(1М)= 106Ом |
кило |
103 |
K |
K |
0,2кВ(0,2кV)= =200B(200V) |
гекто |
102 |
h |
г |
|
дека |
101 |
da |
да |
|
деци |
10-1 |
d |
d |
|
санти |
10-2 |
c |
c |
4см=410-2м |
мили |
10-3 |
m |
M |
|
микро |
10-6 |
|
мк |
5мкс(5S)= =510-6c (510-6S) |
нано |
10-9 |
n |
н |
10нФ(10nF)= =0,01мкФ(10-2F) |
пико |
10-12 |
p |
п |
22пФ(22pF)= =0,02нФ(10-2nF) |
фемто |
10-15 |
f |
ф |
|
атто |
10-18 |
a |
а |
|