Ответы электроника. ответы электроника. 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3

• Название: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3
• Анкор: Ответы электроника
• Дата: 07.07.2022
• Размер: 2.83 Mb.
• Имя файла: ответы электроника.docx
• Тип: Документы; #626385
• страница: 14 из 14

Мультивибратор и триггер Шмита на логических элементах

На логических элементах можно выполнить разнообразные устройства, например, рассмотренные ранее мультивибратор, триггер Шмитта и RS -триггер.

Схема симметричного мультивибратора приведена на рис. 123.

Элементы D1 и D2, включенные инверторами, соединены между собой последовательно, образуя как бы двухкаскадный транзисторный усилитель с непосредственной связью. Конденсатор С, включенный между выходом элемента D2 и входом элемента D1, создает между выходом и входом такого усилителя положительную обратную связь, благодаря которой мультивибратор и возбуждается.

Предположим, что в начальный момент времени на выходе элемента D2 будет напряжение высокого уровня, а на выходе элемента D1 будет напряжение низкого уровня. Конденсатор С заряжается через резистор R. Как только напряжение на левой (по схеме) обкладке конденсатора, а значит и на входе элемента D\ станет ниже порогового уровня состояние всех элементов изменится на противоположное. Теперь конденсатор начинает разряжаться через резистор R и элемент D2, а затем, когда элементы переключаться в первоначальное состояние, будет вновь заряжаться и т.д. В результате на выходе элемента D2 будут непрерывно формироваться импульсы напряжения, близкие к прямоугольным. (Описанный мультивибратор можно собрать, например, на микросхеме K155J1A3, состоящей из четырех логических элементов И-НЕ).




Рис. 123. Схема мультивибратора Рис. 124. Схема триггера Шмитта

Триггер Шмитта можно выполнить по схеме, показанной на рис. 124. Положительная ОС вводится путем включения резистора R₂ между выходом второго инвертора и входом первого. Входное напряжение подается через дополнительный резистор R1, сопротивление которого влияет на глубину положительной ОС. Увеличение сопротивления этого резистора уменьшает чувствительность триггера к изменению входного напряжения.

28. Синхронные триггеры на логических элементах и их характеристика

Во многих устройствах необходимо синхронизировать во времени переключения триггеров. Для этого используют дополнительный вход синхронизации С, на который подаются положительные тактовые импульсы (импульсы синхронизации), а сами триггеры называют синхронными. Такие триггеры воспринимают информацию на входах только при наличии тактового импульса и переходят в новое устойчивое состояние в момент прихода заднего фронта этого тактового импульса.

Рассмотрим для примера синхронныйRS -триггер (рис. 128).



Если на входе С - логический ноль, то на выходе верхнего и нижнего элементов И-НЕ будет логическая единица не зависимо от воздействий на входы R и S. То есть, импульсы на входе не приводят к изменению состояния триггера.

Если же на вход синхронизации подана логическая единица, то схема реагирует на входные сигналы точно так же, как и рассмотренная ранее на рис. 126.

Другим видом синхронных триггеров является D-триггер. Он имеет два входа - информационный D (delay - задержка) и тактовый С для синхронизации работы триггера (рис. 129).



Триггер реагирует на сигнал, подаваемый на информационный вход только в моменты поступления импульсов синхронизации на вход С (С = 1). В этом случае выходной сигнал Q повторяет входной D: Q = 1, если D = 1 и Q = 0, если D = 0.

Иными словами, D -триггер запоминает сигнал на входе D в момент прихода импульса синхронизации и хранит его до момента прихода следующего импульса. Это свойство D -триггера позволяет использовать его как элемент памяти: он находит применение в регистрах памяти.

29. Аналогово – цифровое и цифро – аналоговое преобразование сигналов

В основе цифровых измерительных устройств лежит аналого- цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов.

Аналого-цифровое преобразование сигналов - это такое преобразо­вание, при котором непрерывный сигнал превращается в двоичный дискретный сигнал - цифровой код, а цифро-аналоговое преобразова­ние осуществляет обратную операцию.

Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование осуществ­ляется с помощью специальных устройств, называемых аналого-цифро- вой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Эти устройства имеют следующую структуру (рис. 149):




Рис. 149. Структура АЦП и ЦАП



Рассмотрим в общем виде этапы преобразования сигнала на выходе каждого блока АЦП и ЦАП (рис. 150).

Первый этап работы АЦП - преобразование непрерывного сигнала в последовательность отсчетов, то есть в последовательность коротких импульсов, в определенные моменты времени t_i. Операцию замены непрерывного сигнала последовательностью коротких импульсов с амплитудой, соответствующей амплитуде непрерывного сигнала в моменты времени t_i выполняет дискретизатор (ДС).

Теоретическую основу работы ДС составляет теорема Котельникова, которая гласит: что непрерывный сигнал V(t), в спектре которого не содержатся частоты выше , полностью определяется последователь­ностью своих мгновенных значений, отсчитанных через интервал времени t =  / и может быть представлен рядом:



П ри практической реализации теоремы Котельникова необходимо выбрать интервал дискретизации в 3 - 5 раз меньше чем величина t.

Из теоремы Котельникова следует, что необязательно иметь дело с непрерывным сигналом, достаточно работать с отсчетами мгновенных значений этого сигнала в определенные моменты времени, то есть работать с короткими прямоугольными импульсами с амплитудой, рав­ной амплитуде непрерывного сигнала в моменты времени, кратные t.


Следующая операция, выполняемая в АЦП - это квантование по уровню. Эту операцию выполняет квантователь (KB).

Процесс квантования по уровню дискретных отсчетов заключается в том, что истинное значение непрерывной функции u(t) в моменты времени к t заменяются ближайшими разрешенными уровнями. Погрешность вследствие такой замены называется шумом квантования.

Операция кодирования, которая выполняется кодером (К), заключается в том, что каждому разрешенному уровню квантования ставится в соответствие комбинация двоичного кода.

Перейдем теперь к рассмотрению работы ЦАП, то есть к восстановлению непрерывного сигнала.

Для преобразования кодовых комбинаций в импульсы определенной амплитуды используется декодер (ДК).

В соответствии с записанным выше разложением u(t) для восстановления непрерывного сигнала необходимо перемножить импульсы определенной амплитуды с соответствующими функциями отсчетов. Это осуществляется с помощью идеального фильтра низких частот с частотой среза _т.

Если на вход такого идеального ФНЧ подать короткий импульс, то на его выходе мы получим импульсную реакцию, практически совпадаю­щую с функцией отсчетов, амплитуда которой пропорциональна амплитуде входного импульса. То есть, если последовательно подавать на вход идеального ФНЧ импульсы - отсчеты u(k t), то на выходе ФНЧ получим сумму функций отсчетов такого же вида, что и в формуле Котельникова.

В литературе сложилась традиция называть цифро-аналоговым преобразователем только декодер. Это справедливо, когда речь идет о преобразовании цифрового кода в некоторый уровень постоянного напряжения. Пример такого ЦАП показан на рис. 151.




Основу схемы составляет матрица резисторов с источником постоянного напряжения Е, соединенных с инвертирующим входом ОУ через ключи (К), управляемые двоичным кодом. В зависимости от поступающей комбинации нулей и единиц подключаются резисторы с различной величиной сопротивления.

П оскольку ОУ включен по схеме сумматора, напряжение на его выходе будет равно сумме

30. Аналогово – цифровые преобразователи (пример)

Аналого-цифровое преобразование сигналов – это такое преобразование, при котором непрерывный сигнал превращается в двоичный дискретный сигнал – цифровой код.

На примере АЦП последовательного приближения.



В АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания) происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины с известной квантованной величиной изменяющейся во времени дискретно по определенному правилу.

Измеряемое напряжение Ux поступает на вход сравнивающего устройство (СУ). На второй вход СУ подается напряжение сравнения Uk, снимаемое с ЦАП. В зависимости от знака разности Ux −Uk СУ выдает сигнал управления (ключи К К Кn, ... 1 2 открыты при Ux Uk ключи остаются закрытыми) и формируется новый цифровой код на входе ЦАП. При этом напряжение Uk будет изменяться ступенями в соответствии с установленным кодом до тех пор, пока не будет получено с заданной точностью равенство Ux =Uk

ГТИ – генератор тактовых импульсов, РТИ – распределитель тактовых импульсов, выдающий поочередно импульсы на n + 2 выходах.

31. Цифро – аналоговые преобразователи (пример)

Цифро-аналоговое преобразова­ние - это такое преобразование, при двоичный дискретный сигнал превращается в непрерывный сигнал.

На примере АЦП последовательного счета.



В этих АЦП (рис. 154, а) измеряемое напряжение Ux сравнивается с известным напряжением Uк, возрастающим во времени дискретно.

Исходное состояние: ключ К закрыт, счетчик Сч установлен в нулевое положение ( 0 Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = ). На выходе ЦАП = 0 Uк – аналоговый эквивалент кода на выходе счетчика. При подаче пускового импульса триггер Тг переключается и открывает ключ. Импульсы от генератора тактовых импульсов ГТИ проходят через ключ на вход счетчика. С каждым импульсом двоичный код на выходе счетчика увеличивается на единицу, пока напряжение на выходе ЦАП не достигнет Ux : x к к U =U = ndU , где n – число поступивших на счетчик импульсов, а к dU – шаг квантования (рис. 154, б).

При Ux =Uк сравнивающее устройство выдает стоп-импульс, и процесс измерения прекращается. Результат измерения в двоичном коде снимается с разрядов счетчика.