Основы электроники. Миловзоров О.В., Панков И.Г.

М.: 2018. — 344 с.

В учебнике рассмотрен широкий круг вопросов, касающихся основ полупроводниковой электроники, аналоговой и цифровой схемотехники. Описана работа полупроводниковых приборов — диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем на их основе; схемотехника аналоговых устройств на основе операционных усилителей, силовая электроника. Освещены вопросы цифровой схемотехники, включая основы алгебры логики, простейшие логические элементы, комбинационные и последовательностные устройства, полупроводниковые запоминающие устройства, микропроцессоры и интерфейсные схемы, программируемые логические интегральные схемы. Рассмотрены микроархитектуры современных процессоров. Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным требованиям. Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по техническим специальностям.

Формат: pdf

Размер: 78 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

Оглавление
Предисловие 9
Глава 1. Полупроводниковые элементы и основы микроэлектроники... 12
1.1. Физические основы полупроводниковой электроники 12
1.1.1. Виды электронных приборов 12
1.1.2. Электрофизические свойства полупроводников 13
1.1.3. .Р-я-переход и его свойства 15
1.1.4. Основные технологические процессы изготовления р-и-переходов.... 18
1.2. Полупроводниковые диоды 19
1.2.1. Выпрямительные диоды 20
1.2.2. Стабилитроны 21
1.2.3. Диоды Шоттки 22
1.2.4. Варикапы 23
1.2.5. Светодиоды 24
1.2.6. Фотодиоды 25
1.2.7. Оптроны 25
1.3. Биполярные транзисторы 26
1.3.1. Схема с общей базой 28
1.3.2. Схема с общим эмиттером 30
1.3.3. Входные и выходные характеристики схемы с общим эмиттером 31
1.3.4. Схема с общим коллектором 33
1.3.5. Технология изготовления биполярных транзисторов 35
1.4. Полевые транзисторы 36
1.4.1. Полевые транзисторы с управляющим р-я-переходом 37
1.4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором 38
1.5. Тиристоры 43
1.6. Основы микроэлектроники 45
1.6.1. Технология полупроводниковых ИМС 46
1.6.2. Компоненты ИМС 48
Контрольные вопросы и задания 50
Глава 2. Аналоговая схемотехника 52
2.1. Усилители 52
2.1.1. Усилители и их место в электронных устройствах 52
2.1.2. Основные параметры усилителей 53
2.2. Каскады усилителей низкой частоты 56
2.2.1. Каскады на биполярных транзисторах 56
2.2.2. Отрицательная обратная связь в усилителях 59
2.2.3. Усилительные каскады на полевых транзисторах 61
2.2.4. Дифференциальный каскад 62
2.3. Выходные каскады усилителей 64
2.3.1. Режимы работы выходных каскадов усилителей 64
2.3.2. Однотактные и двухтактные выходные каскады 67
2.4. Операционные усилители 68
2.4.1. Свойства операционных усилителей 68
2.4.2. Основные схемы включения операционных усилителей 70
2.5. Вычислительные схемы на основе операционных усилителей 73
2.5.1. Схема суммирования 73
2.5.2. Схема вычитания 75
2.5.3. Схемы интегрирования и дифференцирования 76
2.5.4. Функциональные преобразователи 80
2.6. Генераторы на основе операционных усилителей 82
2.6.1. Мультивибратор 82
2.6.2. Генератор пилообразного напряжения 84
2.7. Компараторы, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи ....85
2.7.1. Цифроаналоговые преобразователи 86
2.7.2. Аналого-цифровые преобразователи 87
2.8. Источники вторичного электропитания 90
2.8.1. Структуры источников электропитания 90
2.8.2. Выпрямительные устройства 91
2.8.3. Сглаживающие фильтры 94
2.8.4. Линейные стабилизаторы напряжения 95
2.8.5. Импульсные стабилизаторы напряжения 97
2.9. Силовые устройства на основе тиристоров и мощных транзисторов 98
2.9.1. Управляемые выпрямители 98
2.9.2. Инверторы и преобразователи частоты 100
2.9.3. Тиристорное управление двигателем постоянного тока 101
2.10. Электромагнитная совместимость электронных устройств 104
2.10.1. Помехи в цепях питания 104
2.10.2. Экранирование электронных устройств 106
2.10.3. Использование гальванической развязки 106
2.10.4. Конструктивные методы борьбы с помехами 109
Контрольные вопросы и задания 111
Глава 3. Основы схемотехники цифровых устройств 113
3.1. Двоичная система счисления 113
3.2. Алгебра логики 119
3.2.1. Основные теоремы и положения алгебры логики 120
3.2.2. Булевы функции 121
3.2.3. Минимизация булевых функций 123
3.2.4. Минимизация булевых функций с помощью карт Карно 124
3.2.5. Алгебра логики и цифровые электронные схемы 127
3.3. Ключевые схемы 130
3.3.1. Ключевая схема на биполярном транзисторе 131
3.3.2. Ключевая схема на комплементарных транзисторах 134
3.4. Логические элементы интегральных микросхем 135
3.4.1. Транзисторно-транзисторные логические элементы 135
3.4.2. Логические элементы на КМОП-транзисторах 138
3.5. Дешифраторы и шифраторы 140
3.5.1. Дешифраторы 140
3.5.2. Шифраторы 144
3.6. Распределители и мультиплексоры 145
3.6.1. Распределители 145
3.6.2. Мультиплексоры 146
3.6.3. Реализация логических функций на основе мультиплексоров 147
3.7. Сумматоры 150
3.7.1. Синтез одноразрядного сумматора 150
3.7.2. Последовательный многоразрядный сумматор 152
3.7.3. Параллельные сумматоры 152
3.8. Арифметико-логические устройства и матричные умножители 155
3.9. Триггеры 157
3.9.1. Триггер с установочными входами (its'-триггер) 158
3.9.2. Триггер задержки (D-триггер) 159
3.9.3. Г-триггер 161
3.9.4. JK-триггер 161
3.10. Счетчики 163
3.11. Регистры 168
3.11.1. Регистровые файлы 169
3.11.2. Регистры сдвига 170
3.11.3. Универсальные регистры 171
Контрольные вопросы и задания 172
Глава 4. Схемотехника программируемых цифровых вычислительных устройств 174
4.1. Запоминающие устройства 174
4.1.1. Важнейшие параметры ЗУ 175
4.1.2. Классификация полупроводниковых ЗУ 176
4.1.3. Структура адресных ЗУ 179
4.2. Запоминающие устройства для хранения постоянной информации 181
4.2.1. Масочные ЗУ 181
4.2.2. ЗУ типа PROM 183
4.2.3. ЗУ типов EPROM и EEPROM 183
4.2.4. Флэш-память 185
4.3. Запоминающие устройства для хранения оперативной информации 188
4.3.1. Статические ЗУ 188
4.3.2. Динамические ЗУ 189
4.4. Микропроцессоры 191
4.4.1. Структура и принципы работы микропроцессорной системы 192
4.4.2. Режимы обмена в микропроцессорной системе 196
4.5. Однокристальный микропроцессор Intel 8086 (К1810 ВМ86) 199
4.5.1. Структура МП Intel 8086 199
4.5.2. Мультиплексирование информационных линий 201
4.5.3. Сегментация памяти 202
4.5.4. Управляющие сигналы МП Intel 8086 203
4.5.5. Структура команды МП Intel 8086 204
4.6. Режимы адресации и система команд микропроцессора Intel 8086 205
4.6.1. Режимы адресации 205
4.6.2. Система команд 207
4.7. Тенденции развития однокристальных микропроцессоров и систем на их основе 223
4.7.1. Основные этапы развития однокристальных микропроцессоров.... 226
4.8. Микроконтроллеры 244
4.9. Интерфейсные устройства 246
4.9.1. Интерфейсы и интерфейсные БИС 248
4.9.2. Шинные формирователи и буферные регистры 248
4.9.3. Параллельные периферийные адаптеры 249
4.9.4. Программируемые связные адаптеры 251
4.10. Программируемые контроллеры 254
4.10.1. Программируемые контроллеры прерываний 254
4.10.2. Контроллеры прямого доступа к памяти 257
4.10.3. Программируемые интервальные таймеры 258
4.11. Средства программируемой матричной логики 259
4.11.1. Программируемые логические матрицы 259
4.11.2. Программируемая матричная логика 261
4.11.3. Модернизация схем ПЛМ и ПМЛ 262
4.11.4. Базовые матричные кристаллы 264
4.12. Программируемые логические интегральные схемы 266
4.12.1. Средства обеспечения программируемое™ ПЛИС 266
4.12.2. Сложные программируемые логические устройства (CPLD) 268
4.12.3. Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA)..270
4.12.4. СБИС программируемой логики «система на кристалле» 274
4.13. Средства автоматизированного проектирования электронных устройств 277
4.13.1. Автоматизированное проектирование электронных устройств 277
4.13.2. Обзор современных пакетов автоматизированного проектирования электронной аппаратуры 278
Контрольные вопросы и задания 280
Глава 5. Микроархитектуры процессоров 283
5.1. Микроархитектура Р6 283
5.1.1. Структура процессоров Р6 284
5.1.2. Подсистема упорядоченной предварительной обработки 285
5.1.3. Подсистема исполнения с изменением последовательности 287
5.1.4. Набор исполнительных блоков 287
5.1.5. Подсистема упорядоченного завершения 289
5.1.6. Подсистема памяти 289
5.1.7. Порядок выполнения команд программы 290
5.2. Микроархитектура NetBurst 294
5.2.1. Структура процессоров NetBurst 295
5.2.2. Входная подсистема 295
5.2.3. Подсистема исполнения с изменением последовательности 298
5.2.4. Подсистема исполнения 299
5.2.5. Подсистема памяти 300
5.2.6. Описание конвейера 301
5.2.7. Система повторного исполнения микроопераций 302
5.2.8. Технология Hyper Threading 304
5.3. Микроархитектура многоядерных процессоров 305
5.3.1. Микроархитектура Nehalem 306
5.3.2. Микроархитектура Skylake 316
Контрольные вопросы и задания 323
Заключение 325
Литература 327
Приложения 331
Приложение 1. Примеры условных обозначений некоторых активных и пассивных элементов на принципиальных электрических схемах 331
Приложение 2. Примеры условных обозначений некоторых аналоговых и цифровых интегральных элементов на принципиальных электрических схемах 332
Приложение 3. Ряды предпочтительных номиналов резисторов и конденсаторов 335
Предметный указатель 338