Измеритель члена3. 1. Роль цифровой техники в современных электронных системах, цифровые и импульсные сигналы, их параметры ответ
 Скачать 1.59 Mb.
|
1 2 1. Роль цифровой техники в современных электронных системах, цифровые и импульсные сигналы, их параметры ответ Люди ежедневно пользуются техникой для выполнения конкретных задач или развлечения. Современные или эволюционировавшие технологии иногда могут заменить ранее использовавшиеся из-за их возросших преимуществ или новообретенной популярности. Возьмем, к примеру, транспортную технологию; когда-то широко использовались паровые поезда, а теперь их заменили электропоездами, которые двигаются значительно быстрее, что позволяет более эффективно использовать время и бережнее использовать природные ресурсы. И  мпульсный сигнал (электрический импульс) - кратковременное изменение напряжения или тока в электрической цепи, соизмеримое с переходным периодом в этой цепи.Классификация импульсных сигналов: · радиоимпульсы;· видеоимпульсы. название цифровых сигналов — дискретные Довольно часто встречается термин дискретные состояния Цифровые сигналы изменяются от одного дискретного состояния к другому почти мгновенно, не останавливаясь в промежуточных состояниях. Примером цифрового сигнала могут служить показания новейшего цифрового спидометра в автомобиле (сравните с примером аналогового спидометра в предыдущем разделе). Когда скорость автомобиля увеличивается, цифры, показывающие значение скорости в километрах в час, 2. Основные понятия, позиционные и непозиционные системы счисления, основные системы счисления, правила перевода из одной системы в другую. ответ Система счисления (далее СС) - совокупность приёмов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Наиболее известна десятичная СС, в которой для записи чисел используются цифры 0,1,:,9. Способов записи чисел цифровыми знаками существует бесчисленное множество. Любая предназначенная для практического применения СС должна обеспечивать: · возможность представления любого числа в рассматриваемом диапазоне величин; · единственность представления (каждой комбинации символов должна соответствовать одна и только одна величина); · простоту оперирования числами; Название Цифры двоичная 0,1 троичная 0,1,2 восьмеричная 0,...,7 шестнадцатеричная 0,...,9,A, ...,F Непозиционной системой называется такая, в которой количественное значение каждой цифры не зависит от занимаемой ей позиции в изображении числа (римская система счисления). Позиционной системой счисления называется такая, в которой количественное значение каждой цифры зависит от её позиции в числе (арабская система счисления). Количество знаков или символов, используемых для изображения числа, называется основанием системы счисления. Позиционные системы счисления имеют ряд преимуществ перед непозиционными: удобство выполнения арифметических и логических операций, а также представление больших чисел, поэтому в цифровой технике применяются позиционные системы счисления 3. Системы счисления: двоичная, двоично-десятичная, восьмеричная, шестнадцатиричная. ответ  4. Представление чисел в форме с плавающей запятой, представление чисел в форме с фиксированной запятой. Кодирование чисел. ответ В форме представления с фиксированной запятой все числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, отделяющей целую часть от дробной. Например: в десятичной системе счисления имеется 5 разрядов в целой части числа (до запятой) и 5 разрядов в дробной части числа (после запятой); числа, записанные в такую разрядную сетку, имеют вид: +00721,35500; +00000,000328; -10301,20260. В форме представления с плавающей запятой каждое число изображается в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая – порядком, причем абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок – целым числом. В общем виде, число в форме с плавающей запятой может быть представлено так: N = ±M·P±r, где М – мантисса числа (|М| < 1 ); r – порядок числа (r – целое число); Р – основание системы счисления. Например, приведенные ранее числа в нормальной форме запишутся так: +0,721355·103; +0,328·10-3; -0,103012026·105. 5. Арифметические действия над числами. Прямой, обратный и дополнительный код. о  тветВ первом (основной) - для записи только неотрицательных чисел: Обратный код - метод вычислительной математики, позволяющий вычесть одно число из другого, используя только операцию сложения. Обратный двоичный код положительного числа состоит из одноразрядного кода знака (битового знака) - двоичной цифры 0, за которым следует значение числа. Обратный двоичный код отрицательного числа состоит из одноразрядного кода знака (битового знака) - двоичной цифры 1, за которым следует инвертированное значение положительного числа. Для неотрицательных чисел обратный код двоичного числа имеет тот же вид, что и запись неотрицательного числа в прямом коде. Для отрицательных чисел обратный код получается из неотрицательного числа в прямом коде, путем инвертирования всех битов (1 меняем на 0, а 0 меняем на 1). Для преобразования отрицательного числа записанное в обратном коде в положительное достаточного его проинвертировать. восмеричный сс  Дополнительный код - наиболее распространенный способ представления отрицательных чисел. Он позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения и сделать операции сложения и вычитания одинаковыми для знаковых и беззнаковых чисел. В дополнительном коде (как и в прямом и обратном) старший разряд отводится для представления знака числа (знаковый бит).   6.Общие сведения, основные понятия алгебры логики. Основные переключательные функции, тождества и законы алгебры логики. ответ При проектировании ЭВМ значительное внимание уделяют выбору операционных блоков для реализации заданных логических и арифметических операций. Преобразование информации в ЭВМ производится электронными логическими схемами двух типов: комбинационными схемами и цифровыми автоматами. Комбинационные схемы – устройства, выходной сигнал которых зависят только от комбинации входных сигналов. В них отсутствуют элементы памяти, и они не способны сохранять выходное значение. Цифровые автоматы – в отличие от комбинационных схем в них результат преобразования информации зависит не только от входных значений, но и от внутреннего состояния. Для сохранения внутреннего состояния в них содержатся элементы памяти. Работа цифровых устройств лучше всего математически описывается алгеброй логики или булевой алгеброй. В алгебре логики операции выполняются над логическими высказываниями. Под высказыванием понимают любое утверждение, в отношении которого имеет место утверждать, истинно оно или ложно. Высказывания могут быть простые и сложные. Простые высказывания называют переменными и обозначают большими буквами (A, B, C). Сложные высказывания называют функциями и обозначают строчными буквами (f ,k). Логические переменные и функции могут иметь только два значения 0 – ложное, 1 – истинное. В ЭВМ для представления логических переменных используют двухпозиционные электронные элементы. Построение логических схем в ЭВМ осуществляется на основе переключательной функции, записанной в аналитической форме. Наиболее наглядной формой задания переключательной функции является таблица истинности, отражающая значения функции при всевозможных комбинациях значений переменных. Булевая алгебра базируется на основе трех логических функций 7. Дизъюнктивная, конъюнктивная нормальные формы представления СДНФ и СКНФ. Понятие минтерма, макстерма. Привести примеры. Конъюнктивным одночленом (элементарной конъюнкцией) от переменных называется конъюнкция этих переменных или их отрицаний. Например,  элементарная конъюнкция.Дизъюнктивным одночленом (элементарной дизъюнкцией) от переменных называется дизъюнкция этих переменных или их отрицаний. Например,  элементарнаядизъюнкция.Формула, равносильная данной формуле алгебры высказываний и являющаяся дизъюнкцией элементарных конъюнктивных одночленов, называется дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ) данной формулы. Например  ,сДНФ.Определение 4. Формула, равносильная данной формуле алгебры высказываний и являющаяся конъюнкцией элементарных дизъюнктивных одночленов, называется конъюнктивной нормальной формой (КНФ) данной формулы. Например,  сКНФМакстерм (H) или дизъюнктивный терм (ИЛИ) – это ЛФ, связывающая все переменные в прямой и инверсной форме (литералы) знаком дизъюнкции. Конституента нуля (K0) тождественна макстерму. Элементарная сумма – это дизъюнкция нескольких переменных или их отрицаний – макстерм (ИЛИ). Минтерм (F) или конъюнктивный терм (И) – это ЛФ, связывающая все переменные в прямой и инверсной форме (литералы) знаком конъюнкции. Конституента единицы (K1) тождественна минтерму. Элементарное произведение – это конъюнкция нескольких переменных или их отрицаний – минтерм (И). 8. Минимизация переключательных функции любой сложности. Карты Карно. Привести примеры. При решении задач минимизации как полностью определенных, так и не полностью определенных переключательных функций, зависящих от небольшого числа переменных, широкое применение находят графические методы. Карта Карно – это таблица истинности специального вида, в которой переменные функции расположены не одномерным, а двумерным массивом (по горизонтали и вертикали), причем каждому набору переменных поставлена в соответствие одна клетка. В эту клетку записывается значение функции (0 или 1) на данном наборе .  9. Этапы синтеза комбинационных схем. Правила оформления схем цифровых устройств. Понятие базиса. Привести примеры. ответ Синтез комбинационных схем включает в себя четыре этапа: постановка задачи составление таблицы истинности, в которой отражена заданная функция при соответствующих сочетаниях переменных составление СДНФ (СКФН) на основе таблицы истинности и упрощение полученного выражения построение схемы с учетом оптимального набора элементов Электрические схемы для изделий цифровой техники требуется выполнять] согласно ГОСТ 2.708-81 и с учетом требований согласно ГОСТ 2.702-75, ГОСТ 2.751-73, ГОСТ 2.710-81. Определение. Три линейно независимых вектора , и образуют в пространстве базис, если любой вектор может быть представлен в виде некоторой линейной комбинации векторов , и , т.е. если для вектора найдутся такие вещественные числа , , , что справедливо равенство: =++ (1) Определение. Два лежащих в плоскости линейно независимых вектора и образуют на этой плоскости базис, если любой лежащий в плоскости вектор может быть представлен в виде некоторой линейной комбинации векторов и , т.е. если для любого лежащего в плоскости вектора найдутся такие вещественные числа и , что справедливо равенство : =+ Утверждения. 1) любая тройка некомпланарных векторов , и образует базис в пространстве; 2) любая пара лежащих в данной плоскости неколлинеарных векторов и образует базис на этой плоскости. 10. Анализ и синтез комбинационных схем в различных базисах. Примеры. ответ Техническим аналогом булевой функции в вычислительной технике является, так называемая, комбинационная схема, на вход которой поступают и с выхода снимаются электрические сигналы в виде одного из уровней напряжения, соответствующих значениям логического 0 и логической 1. Для выяснения, что же такое комбинационная схема, рассмотрим схему S, имеющую mвходов иnвыходов (рис. 1). На её входы могут быть поданы наборы значений входных переменныхXi{0,1},, а на выходах формируются выходные переменныеYj{0,1},. С  хема S называется комбинационной, если каждую изnфункций её выходовY1,Y2, ..., Ynможно представить как булеву функцию входных переменныхX1, X2, ..., Xm.Комбинационная схема описывается с помощью системы уравнений (1), гдеFi – булева функция. Задача анализасостоит в определении статических и динамических свойств комбинационной схемы. В статике определяются булевы функции, реализуемые комбинационной схемой по известной ей структуре. В динамике рассматривается способность надёжного функционирования схемы в переходных процессах при смене значений переменных на входах схемы, т.е. определяется наличие на выходах схемы возможных нежелательных импульсных сигналов, которые не следуют непосредственно из выражений для булевых функций, реализуемых схемой. 11. Особенности работы схем на логических элементах, гонки, понятие информационной помехи, метод тактирования, использование ЛЭ в качестве ключа. В логических схемах цифровых приборов логические элементы соединены так, чтобы выход каждого элемента работал на один или несколько входов других элементов, в том числе и на свои собственные входы. Для нормального функционирования таких цепей должна быть обеспечена совместимость уровней сигналов «0» и «1»  В качестве примера образования гонок рассмотрим схему и временные диаграммы ее работы, приведенные на Рис.  Анализируя данную схему методами алгебры логики можно утверждать, что на выходе OUT всегда должен быть «0». В реальности на выходе OUT может появиться ложный сигнал, поскольку времена задержки распространения по цепям tА и tB могут быть разными. Такое явление получило название «гонки» или «состязания» (races). При достаточно большой разнице между временами tА и tB ложный сигнал может быть воспринять последующей схемой как истинный логический.  12. Определение и общие сведения о микросхемах. Серии микросхем, их отличия, ТТЛ, КМОП, ТТЛШ и другие.  13. Логические схемы на биполярных транзисторах, основные параметры и характеристики, особенности применения при разработке цифровых устройств. Привести примеры.  14. Построение логического элемента ТТЛ на ЛЭ «И - НЕ». Пример.  15. Логические схемы КМОП, особенности применения микросхем при разработке цифровых устройств. Примеры. Цифровые логические микросхемы, выполненные на комплементарных МОП транзисторах (КМОП микросхемы). Логические КМОП (КМДП) инверторы. ... В приведённой на рисунке 3 схеме логического КМОП-элемента "2И-НЕ", ток от источника питания на выход КМОП-микросхемы будет поступать через один из транзисторов, если хотя бы на одном из входов (или на обоих сразу) будет присутствовать низкий потенциал (уровень логического нуля). ... Особенности применения КМОП-микросхем. ... Границы уровней логического нуля и единицы для КМОП-микросхем при пятивольтовом питании приведены на рисунке 10. Рисунок 10. Уровни логических сигналов на входе цифровых КМОП-микросхем. 16. Построение логического элемента КМОП на ЛЭ «И - НЕ». Пример. Логические КМОП (КМДП) элементы "И". Схема логического элемента "И-НЕ" на КМОП микросхемах практически совпадает с упрощенной схемой "И" на ключах с электронным управлением, которую мы рассматривали ранее. Отличие заключается в том, что нагрузка подключается не к общему проводу схемы, а к источнику питания. Это формирует инверсию выходного сигнала. Принципиальная схема логического элемента "2И-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах (КМОП или КМДП), приведена на рисунке 3. Рисунок 3. Принципиальная схема логического элемента "2И-НЕ", выполненного на комплементарных МОП транзисторах (КМОП). Такой подход построения схем называется комбинационной логикой. Логические элементы – устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого «1» и низкого «0» уровней). ... p-канальный – стрелка от затвора. В основе ЛЭ на ПТ лежат инверторы (ключи). Рассмотрим логические элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ, а также инвертор. ... RS-триггер собирается на базе двух логических элементов: ИЛИ-НЕ и И-НЕ. Различие в том, что триггер на элементах И-НЕ переводится в другое состояние потенциалом логического нуля (активный уровень – низкий). ... Принципиальная схема статического D триггера на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Динамические D триггеры. 17. Основные сведения о дешифраторах. Прямоугольный дешифратор. Области применения дешифраторов. Логическая схема, преобразующая двоичный код в унарный, когда только на одном из всех выходов появляется активный сигнал. Номер этого активного выхода в десятичном коде совпадает с двоичным кодом, подаваемым на входные линии дешифратора. Принцип действия дешифратора лежит в основе работы всем известного устройства – домофона. По способу построения различают линейные и прямоугольные дешифраторы. Линейный дешифратор. Рассмотрим построение дешифратора, осуществляющего преобразование, заданное табл. 5.6. ... Применение прямоугольного дешифратора может оказаться более выгодным, чем использование линейного дешифратора, в тех случаях, когда велико число входов и нежелательно использование требующихся для построения линейного дешифратора элементов с большим числом входов. 18. Особенности построения мультиплексоров, использование мультиплексоров, мультиплексное дерево. Устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов. Использование мультиплексоров для синтеза комбинационных устройств. Мультиплексоры могут быть использованы для синтеза логических функций. При этом число используемых в схеме элементов (корпусов интегральных микросхем) может быть значительно уменьшено. ... Если в первом уровне такого дерева используются мультиплексоры с числом адресных переменных nадр1, а во втором - с числом переменных nадр2, то общее число входов мультиплексорного дерева будет равно nинф = 2nадр1 + nадр2 19. Общие сведения о сумматорах, классификация. Одноразрядный сумматор. Компаратор, область применения компаратора. Сумматор – логический операционный узел ЭВМ, выполняющий арифметическое сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учёт знаков числа, выравнивание порядков слагаемых и т.п. Указанные операции выполняются в арифметическо-логических устройствах (АЛУ), процессорных элементах, ядром которых являются сумматоры. Сумматоры классифицируют по различным признакам [1] – [14]. По количеству одновременно обрабатываемых чисел: - одноразрядные ... - двоично-десятичные (в общем случае двоично-кодированные) Полные одноразрядные сумматоры используются в многоразрядных сумматорах при сложении разрядов двоичных чисел, начиная с первого. На входы сумматора поступают сигналы Ai, Bi i-го разряда и сигнал Сх переноса из предыдущего разряда, с выхода снимаются сигналы текущего разряда суммы переноса Ci + X в следующий разряд. Применение компаратора. Используются в схемах измерения электрических сигналов и в аналогово-цифровых преобразователях. В логических цепях работают элементы «или» и «не», также являющиеся компараторами. Соответственно, использование этого компонента не ограничивается конкретными примерами, поскольку он применяется повсеместно. Стоит отметить, что устройство сравнения можно сделать из любого операционного усилителя, но не наоборот. Коэффициент усиления компаратора достаточно высок. Соответственно, его входы очень чувствительны к разнице напряжений между ними. Расхождение в несколько милливольт значительно изменяет напряжение выхода. 20. Общие сведения, классификация триггеров. RS – триггеры с прямыми и инверсными входами. Синхронные и асинхронные триггеры. 1 триггер хранит 1 бит информации. Классификация триггеров: По моменту реакции на входной сигнал триггеры разделяют на асинхронные и синхронные. ... Асинхронный RS-триггер с прямыми входами. R – вход установки триггера в состояние логического 0. Вход S – это вход установки триггера в состояние логической 1. Асинхронным – называется, потому что меняет своё состояние в момент подачи входного сигнала на входы S и R. Активным сигналом для этой схемы является логическая 1. Асинхронный RS-триггер с инверсными входами. ... Синхронный RS-триггер. Триггер является синхронным, так как у него помимо информационных входов S и R, существует управляющий вход C (CLK). 21. Общие сведения, классификация триггеров. JK – триггеры с прямыми и инверсными входами. Синхронные и асинхронные триггеры. Триггером называется устройство, обладающее двумя устойчивыми состояниями и способное под воздействием управляющих сигналов скачкообразно переходить из одного состояния в другое. Скачкообразный процесс называется регенеративным и характеризуется резким изменением токов и напряжений на элементах схемы. Классификация: По типу исполнения: — дискретные, построенные путем непосредственного соединения дискретных — активных и пассивных элементов; в качестве активных элементов применяются полупроводниковые приборы (транзисторы, тиристоры) и электронные лампы; — интегральные, построенные на основе логических элементов, выполненных по интегральной технологии схемотехники. По типу построения: — симметричные, полная физическая равнозначность по параметрам одной и другой половины схемы; — несимметричные, т.е. отсутствие симметрии в построении схем триггера. По способу управления: — статические, управляемые импульсами или потенциалами; — динамические, управляемые только импульсами. По способу запуска: — с раздельными входами запуска; — с общим (счетным) входом, т.е. раздельные входы триггера объединены между собой в один общий вход, при воздействии на который триггер от каждого импульса изменяет свое состояние, т.е. считает. Рассмотрим JK-триггер (от англ. jump иkeep), отличающийся от рассмотренного RS-триггера тем, что появление на обоих информационных входах (J и К) логических единиц (для прямых входов) приводит к изменению состояния триггера. Такая комбинация сигналов для JK-триггера не является запрещенной. В остальном JK-триггер подобен RS-триггеру, причем роль входа S играет вход J, а роль входа R — вход К. Асинхронный триггер — изменяет свое состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала. Синхронные триггеры - реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации C (от англ. clock). Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают термином «такт». Такие информационные сигналы называют синхронными. 22. Общие сведения, классификация триггеров. D – триггеры с прямыми и инверсными входами. Синхронные и асинхронные триггеры. D-триггером называется триггер с одним информационным входом, работающий так, что сигнал на выходе после переключения равен сигналу на входе D до переключения, т. е. Qn+1=Dn Основное назначение D-триггеров - задержка сигнала, поданного на вход D. Он имеет информационный вход D (вход данных) и вход синхронизации С. Вход синхронизации С может быть статическим (потенциальным) и динамическим. У триггеров со статическим входом С информация записывается в течение времени, при котором уровень сигнала C=1. В триггерах с динамическим входом С информация записывается только в течение перепада напряжения на входе С. Динамический вход изображают на схемах треугольником. Если вершина треугольника обращена в сторону микросхемы (прямой динамический вход), то триггер срабатывает по фронту входного импульса, если от нее (инверсный динамический вход) - по срезу импульса. В таком триггере информация на выходе может быть задержана на один такт по отношению к входной информации. 23. Общие сведения о регистрах, классификация. Счётчики с произвольным коэффициентом пересчёта. Кольцевые счётчики. Регистры - самые распространённые узлы цифровых устройств. Они оперируют с множеством связанных переменных, составляющих слово. Над словами выполняется ряд операций: приём, выдача, хранение, сдвиг в разрядной сетке, поразрядные логические операции. Регистры состоят из разрядных схем, в которых имеются триггеры и, чаще всего, также и логические элементы. Действуют они как единое целое. По количеству линий передачи переменных регистры делятся на однофазные и парафазные, по системе синхронизации на однотактные, двухтактные и многотактные. Однако главным классификационным признаком является способ приёма и выдачи данных. По этому признаку различают параллельные (статические) регистры, последовательные (сдвигающие) и параллельно-последовательные. В параллельных регистрах приём и выдача слов производится по всем разрядам одновременно. В них хранятся слова, которые могут быть подвергнуты поразрядным логическим преобразованиям. Для современной схемотехники характерно построение регистров на триггерах D-типа, преимущественно с динамическим управлением. Многие имеют выходы с третьим состоянием. Некоторые регистры относятся к числу буферных, то есть рассчитаны на работу с большими ёмкостными и / или низкоомными активными нагрузками. Это обеспечивает их работу непосредственно на магистраль (без дополнительных схем интерфейса). Из статических регистров составляются блоки регистровой памяти - регистровые файлы. Главные функции регистров: Хранение информации, Прием информации, Выдача информации, Сдвиг информации, Преобразование кодов, Установление в ноль или в единицу нужного числа, Поразрядные логические операции: дизъюнкция, конъюнкция, сложение по модулю 2. Регистры классифицируются по следующим видам: накопительные (регистры памяти, хранения) сдвигающие или сдвиговые В свою очередь сдвигающие регистры делятся: по способу ввода-вывода информации: параллельные: запись и считывание информации происходит одновременно на все входы и со всех выходов последовательные: запись и считывание информации происходит в первый триггер, а та информация, которая была в этом триггере, перезаписывается в следующий — то же самое происходит и с остальными триггерами комбинированные; по направлению передачи информации: однонаправленные; реверсивные Двоичные N-разрдные счетчики позволяют осуществлять деление частоты следования сигналов счета с коэффициентом пересчета, равным 2N. На их основе могут быть построены делители чпастоты и счетчики с произвольным коэффициентом пересчета. Для построения пересчетных схем с произвольным коэффициентом деления частоты могут использоваться Т-триггеры, имеющие дополнительные входы установки триггера в состояние логической 1 (вход S) или установки в состояние логического (вход R). Если использовать дополнительные (установочные) входы триггера S, то сигнал окончания счета формируется как логическое произведение счетного импульса и сигналов с единичных выходов тех разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе равном К-1, где К – коэффициент пересчета. Такие счетчики чаще всего используются для формирования управляющего сигнала после поступления заданного числа счетных импульсов. Если триггера не имеет дополнительных входов для установки в единичное состояние, но имеют выходы для устанровки в состояние 0, то счетчик с произвольным коэффициентом счета строится следующим образом: сигнал окончпания счета представляет собой логическое произведение единичных разрядов счетчика, которые соответствуют единицам в двоичном числе Ксч. Полученный сигнал может быть использован для установки в 0 всех разрядов счетчика. Кольцевые счетчики – это замкнутые в кольцо регистры сдвига, состояние триггеров которых изменяется под воздействием входных сдвигающих импульсов. Простой вариант такого счетчика, состоящего из двух D-триггеров и схемы 2ИЛИ-НЕ 24. Общие сведения об аналого-цифровых преобразователях, схемы, области применения. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для обработки микропроцессорами и другими цифровыми устройствами.  АЦП этого типа осуществляют квантование сигнала одновременно с помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику входного сигнала. На рис. 3 показана реализация параллельного метода АЦ-преобразования для 3-разрядного числа.  С помощью трех двоичных разрядов можно представить восемь различных чисел, включая нуль. Необходимо, следовательно, семь компараторов. Семь соответствующих эквидистантных опорных напряжений образуются с помощью резистивного делителя. Если приложенное входное напряжение не выходит за пределы диапазона от 5 /2h, до 7 /2h, где h=Uоп/7 - квант входного напряжения, соответствующий единице младшего разряда АЦП, то компараторы с 1-го по 3-й устанавливаются в состояние 1, а компараторы с 4-го по 7-й - в состояние 0. Преобразование этой группы кодов в трехзначное двоичное число выполняет логическое устройство, называемое приоритетным шифратором, диаграмма состояний которого приведена в табл.1.  В многоступенчатом АЦП процесс преобразования входного сигнала разделен в пространстве. В качестве примера на рис. 4 представлена схема двухступенчатого 8-разрядного АЦП.  АЦП встроены в большую часть современной звукозаписывающей аппаратуры, поскольку обработка звука делается, как правило, на компьютерах; даже при использовании аналоговой записи АЦП необходим для перевода сигнала в PCM-поток, который будет записан на информационный носитель. АЦП является составной частью цифрового вольтметра и мультиметра. Специальные видео-АЦП используются в компьютерных ТВ-тюнерах, платах видеовхода, видеокамерах для оцифровки видеосигнала. Микрофонные и линейные аудиовходы компьютеров подключены к аудио-АЦП. АЦП являются составной частью систем сбора данных. АЦП последовательного приближения разрядностью 8-12 бит и сигма-дельта-АЦП разрядностью 16-24 бита встраиваются в однокристальные микроконтроллеры. Очень быстрые АЦП необходимы в цифровых осциллографах (используются параллельные и конвейерные АЦП) Современные весы используют АЦП с разрядностью до 24 бит, преобразующие сигнал непосредственно от тензометрического датчика (сигма-дельта-АЦП). АЦП входят в состав радиомодемов и других устройств радиопередачи данных, где используются совместно с процессором ЦОС в качестве демодулятора. Сверхбыстрые АЦП используются в цифровых антенных решётках (SMART-антеннах) в базовых станциях сотовой связи и РЛС. 25. Общие сведения об цифро-аналоговых преобразователях, схемы, области применения. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам: • По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения • По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода • По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные • По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия  ЦАП с широтно-импульсной модуляцией Очень часто ЦАП входит в состав микропроцессорных систем. В этом случае, если не требуется высокое быстродействие, цифро-аналоговое преобразование может быть очень просто осуществлено с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Схема ЦАП с ШИМ приведена на рис. 1а  Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах Рассмотренная выше схема ЦАП с ШИМ вначале преобразует цифровой код во временной интервал, который формируется с помощью двоичного счетчика квант за квантом, поэтому для получения Nразрядного преобразования необходимы 2N временных квантов (тактов). Схема последовательного ЦАП, приведенная на рис. 2, позволяет выполнить цифро-аналоговое преобразование за значительно меньшее число тактов.  Применение ЦАП Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы.  26. Конструкция современной ЭВМ, последовательность этапов разработки и стадий выпуска конструкторской документации.документация 1. Техническое задание В ТЗ входит: • наименование и область применения изделия, • основание для его разработки, • цель и назначение разработки, • технические требования, • экономические показатели, • необходимые стадии работ, • порядок контроля и приемки изделия. Техническое задание согласуется в установленном порядке с заказчиком. Если исходные данные технического задания не определяют однозначно рационального конструкторского решения, то осуществляют 2-ой этап. 2. Техническое предложение Техническое предложение составляется при необходимости, оно расширяет и уточняет ТЗ. Техпредложение содержит технические и технико- экономические данные о целесообразности разработки изделия, а также различные варианты возможных решений. Производится сравнительная оценка этих вариантов и даются предложения по выбору оптимального варианта изделия . На этих первых стадиях рассчитываются лимитные цены и экономическая эффективность от производства и использования новой продукции. 3. Эскизный проект Экизный проект дает представление о назначении, устройстве и принципе работы изделия, а также определяет основные параметры и габаритные размеры нового изделия. Сущность его заключается в разработке первоначального наброска будущей продукции. Он должен быть защищен. Если изделие простое, то эта стадия может отсутствовать. Эскизный проект может быть составлен в виде схем, эскизов или упрощенной 3д-модели изделия. 4. Технический проект Техпроект - это совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей конструкторской документации. На этой стадии выполняются следующие работы: • Расчеты на прочность, жесткость, долговечность и т.д.; • Разработка компоновочных чертежей, чертежей агрегатов, сборочных единиц и ответственных деталей; • Макетирование; • Составление технических условий на эксплуатацию; • Экономическое обоснование проекта. 5. Рабочая документация В состав РД входят: • Чертежи, схемы и спецификации всех сборочных единиц и комплектов; • Технические условия и документы, регламентирующие условия эксплуатации и ремонта машин. 27. Факторы, влияющие на работоспособность ЭВМ: климатические, механические и радиационные. I климатические 1) изменение температ; 2) изм влажности; 3) тепловой удар; 4) изм давления; 5) налич движущихся потоков пыли, песка; 6) присутств активных веществ в атмосфере; 7) наличие солнечного облучения; 8) грибковые образования; 9) микроорганизмы, насекомые, грызуны; 10) взрывоопасная и воспламеняющаяся атмосфера; 11) дождь, брызги; 12) присутствие в атмосфере озона. По каждому климатическому фактору существует степень жесткости. Климатическая зона – характеризуется набором климатических факторов: умеренная У (невысок влажность, невысок темпер летом, очень низк темпер зимой); холодная Хл (Арктика, Антарктика, высокогорье); тропическая влажная ТВ (тепло, много воды); тропич сухая ТС (пустыня); умеренно-холодная морская М (север России, море, прохладно); тропическая морская ТМ. II механические: 1) вибрационные нагрузки; 2) линейное ускорение; 3) акустический удар; 4) невесомость. III радиационные: 1) космическая радиац; 2) ядерная рад; 3) облучение фотонами, нейтронами… Степени жесткости Воздействие может быть обратимым (под действием внешних факторов возникают процессы, кот исчезают с исчезновением факторов), полуобратимые, необратимые. 28. Стандартизация конструкции ЭВМ. Преемственность, повторяемость, типизация и унификация. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Конструкция ЭВМ – изделие, представляющее собой систему различных по природе деталей с разными физическими свойствами и формами, определенным образом объединенных между собой механически и электрически, способную выполнять назначенные функции с необходимой точностью и надежностью в условиях внешних воздействий. Большое разнообразие конструкций на рынке требует знание показателей, по которым можно было бы сравнить разрабатываемую модель с уже существующими. Стандартизация – метод обеспечения единства качества параметров массовой промышленной продукции, снижения трудоемкости ее изготовления путем установления обязательных норм на параметры изделий или производственные процессы. Документами, регламентирующими указанные нормы, являются государственные стандарты (ГОСТ), которые обязательны к применению наравне с установленными государством законами. Отраслевые стандарты (ОСТ) обязательны для отдельных отраслей промышленности. Главными в стандартизации являются общетехнические нормы, в том числе Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Преемственность – это объем применения в новом изделии ранее разработанных и освоенных производством деталей и узлов. Снижает сроки разработки конструкции и стоимость подготовки производства (за счет использования имеющегося инструмента). Повторяемость – характеризуется числом одинаковых узлов и деталей в изделии. Упрощается конструкция и стоимость ее изготовления. Типизация – это процесс целесообразного сокращения многообразия конструкций за счет создания типовых широко применяемых деталей и узлов. Наивысшая степень типизации – унификация. Унификация – это процесс сокращения многообразия типовых деталей и узлов или изделий путем объединения их в группы по определенным признакам и функциям. Унифицированные элементы конструкции позволяют создавать различные приборы и устройства на базе исходных моделей с минимальными затратами времени и средств. Это осуществляется путем создания унифицированных рядов функциональных изделий, схожих по форме и отличающихся между собой параметрами, либо размерами В настоящее время в России действует Единая система конструкторской документации (ЕСКД) — система Государственных стандартов, которые устанавливают правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения технической документации, разрабатываемой и применяемой предприятиями и организациями России. Применение ЕСКД при разработке ЭВА обеспечивает: а) возможность взаимообмена техническими документами между различными предприятиями внутри страны и между государствами без их переоформления; б) сокращение типов и упрощение форм технических документов и графических изображений, снижающих трудоемкость проектирования; в) механизацию и автоматизацию обработки технических документов и содержащейся в них информации. Требования стандартов ЕСКД распространяются на все виды конструкторской документации и научно-техническую литературу. Несоблюдение стандартов ЕСКД запрещается законом. ЕСКД — своего рода язык конструктора, и его должен знать и умело применять разработчик любого вида изделий. 29. Защита от механических воздействий. Защита от климатических воздействии. Способы защиты от воздействия агрессивной внешней среды и электричества. К средствам индивидуальной защиты от механических воздействий относятся рабочая одежда, очки, рукавицы. К средствам защиты головы необходимо отнести специальные шлемы и каски, предназначенные для защиты головы и лица от механического травмирования. Вредные вещества и средства индивидуальной защиты от них. Ведение ряда технологических процессов сопровождается выделением в воздух рабочей зоны вредных химических веществ в виде паров, газов и пыли. Виды печатных плат В зависимости от особенностей производства и назначения продукта выделяют следующие типы печатных плат: Односторонние (ОПП). Двусторонние (ДПП). Многослойные (МПП). Гибкие. Гибко-жесткие. Алюминиевые. Сверхвысокочастотные (СВЧ). Там короче про эти платы расписаны, дохуя текста, если телефон у вас есть то молодцы, а если нет то Аллах в помощь.  30. Задачи конструирования печатных плат. Основные виды печатных плат и особенности их конструкции. Автоматизация проектирования печатных плат. Основные правила конструирования печатных плат. В РЭА печатные платы применяются практических на всех уровнях конструктивной иерархии: на нулевом – в качестве основания гибридных схем и микросборок, на первом и последующих – в качестве основания, механически и электрически объединяющего все элементы, входящие в электрическую принципиальную схему РЭА и её узлов. При разработке конструкции печатных плат решаются следующие взаимосвязанные между собой задачи: 1. Схемотехнические – трассировка печатных проводников, минимизация слоев и т.д.; 2. Радиотехнические – расчет паразитных наводок, параметров линий связи и пр.; 3. Теплотехнические – температурный режим работы ПП, теплоотводы; 4. Конструктивные – размещение элементов на ПП, контактирование и пр.; 5. Технологические – выбор метода изготовления, защита и пр. Основные правила конструирования печатных плат 1. Максимальный размер стороны ПП не должен превышать 500 мм. Это ограничение определяется требованиями прочности и плотности монтажа. 2. Соотношения сторон ПП для упрощения компоновки блоков и унификации размеров ПП рекомендуются следующие: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 3:2, 5:2 и т.д. 3. Выбор материала ПП, способа её изготовления, класса плотности монтажа должны осуществляться на стадии эскизного проектирования, так как эти характеристики определяют многие электрические параметры устройства. 4. При разбиении схемы на слои следует стремиться к минимизации числа слоев. Это диктуется экономическими соображениями. 5. По краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5-2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий, а также печатных проводников в этой зоне не допускается. 6. Все отверстия должны располагаться в узлах координационной сетки. В крайнем случае, хотя бы первый вывод микросхемы должен располагаться в узле координатной сетки. 7. На печатной плате должен быть предусмотрен ориентирующий паз (или срезанный левый угол) или технологические базовые отверстия, необходимые для правильной ориентации платы. 8. Печатные проводники следует выполнять минимально короткими. 9. Прокладка рядом проводников входных и выходных цепей нежелательна во избежание паразитных наводок. 10. Проводники наиболее высокочастотных цепей прокладываются в первую очередь и имеют благодаря жтому наиболее возможно короткую длину. 11. Заземляющие проводники следует изготовлять максимально широкими. 1 2 |