Елементи електричних кіл можуть бути лінійними та нелінійними, зосередженими і
 Скачать 40.81 Mb.
|
|
Лічильники з паралельним переносом Для підвищення швидкодії застосовують спосіб одночасного формування сигналу переносу для всіх розрядів. Досягається це введенням елементів І, через які тактові імпульси надходять відразу на входи всіх розрядів лічильника. Рис. 2 - Лічильник з паралельним переносом і графіки, що пояснюють його роботу З першим тригером все зрозуміло. На вхід другого тригера тактовий імпульс пройде тільки тоді, коли на виході першого тригера буде лот. 1 (особливість схеми І, а на вхід третього - коли на виходах перших двох буде лот. 1 і т. д. Затримка спрацьовування на третьому тригері така ж, як і на першому. Такий лічильник називається лічильником з паралельним переносом. Як видно зі схеми, зі збільшенням числа розрядів збільшується число лот. елементів І, причому чим вище розряд, тим більше входів у елемента. Це є недоліком таких лічильників. 51. Регістр зсуву (послідовний регістр) на базі D-тригерів Регістр — послідовнийабопаралельнийлогічний пристрій, якийвиконуєфункціюприймання, запам'ятовуванняіпередаванняінформації. Інформація в регістрі зберігається за видом числа (слова, зображеного комбінацією сигналів 0 і 1. Кожному розряду числа, що записаний в регістр, відповідає свій розряд, побудований, як правило, на базі тригерів RS-, D- або JK- типу. На регістрах можна виконувати операції перетворення інформації з одного виду на інший, наприклад, послідовного коду на паралельний. Регістри можуть використовуватися для виконання деяких логічних операцій, наприклад, логічне порозрядне множення. Послідовні В послідовних регістрах запис і зчитування інформації здійснюється послідовно за часом, тобто почергово. Вони мають послідовні виходи. Інформація записується шляхом послідовного зсуву числа синхроімпульсами. Тому регістри послідовного типу носять назву регістрів зсуву. Регістри забезпечують зберігання команд, адреси пам'яті, результатів операцій, індексів та ін. У послідовних регістрах слова приймаються і видаються розряд за розрядом. Їх називають зрушуючими, так як тактирующие сигнали при введенні і виведенні слів переміщують їх у розрядній сітці. Зсувний регістр може бути нереверсійним (з односпрямованим зрушень) або реверсивним (з можливістю зсуву в обох напрямках). Схема послідовного регістра на D-тригерах з динамічним керуванням, наведена на рис. 8.2. По приходу тактового імпульсу Сперший тригер записує код X (0 або 1), що перебуває в цей момент на його D-вході, а кожний наступний тригер перемикається встану якому до цього перебував попередній. Так відбувається тому, що записуваний сигнал проходить із входу D-тригера до виходу Q із затримкою, більшої тривалості переднього фронту тактового імпульсу (протягом якого й відбувається запис). Кожний тактовий імпульс послідовно зсуває код числа в регістрі на один розряд. Тому для запису п-розрядного коду потрібно п тактових імпульсів. Чотиризначне число 1011 було записане у відповідні розряди регістра (1-Q4, 0-Q3, 1-Q2, 1-Q1) після приходу четвертого тактового імпульсу. До наступного тактового імпульсу це число зберігається в регістрі у вигляді паралельного коду на виходах Q4,..., Q1. Якщо необхідно одержати збережену інформацію в послідовному коді, то її знімають із виходу Q4 у моменти приходу наступних чотирьох імпульсів (5 - 8). Такий режим називається режимом послідовного зчитування. Дуже зручні універсальні регістри, що дозволяють здійснювати як послідовний, так і паралельний запис і зчитування. Такі регістри можна використовувати в якості перетворювачів паралельного коду в послідовний і навпаки. Рис. На базі універсального регістра можна побудувати реверсивний регістр, що здійснює зсув вправо і зсув вліво. 52 Паралельний регістр на базі D- тригерів У паралельних регістрах прийом і видача слів проводиться в усіх розрядах одночасно. У них зберігаються слова, які можуть бути піддані порозрядним логічним перетворенням. У паралельних (статичних) регістрах схеми розрядів не обмінюються даними між собою. Спільними для розрядів зазвичай є ланцюга тактирования, скидання / установки, дозвіл виходу або прийому, тобто ланцюга керування. Приклад схеми статичного регістра, побудованого на тригерах типу з прямими динамічними входами, що має входи скидання R і виходи з третім станом, керовані сигналом EZ, зображений на малюнку 1. 53 Мультиплексор на базі логічних елементів Схема мультиплексора показан на рис. 4.1. Здесь хг- х - входные шины, на которые поступают одноименные входные сигналы. Код управляющего сигнала принят двухразрядным; он передается по шинами. На каждой из этих шин значение сигнала может соответствовать либо уровню логического О, либо уровню логической «1». Двухразрядным кодом можно передавать четыре комбинации сигналов на шинах 1 и 2: [00] (0 - на шинах 1 и 2), [01], [11] \ и [10]. Сигналы, передаваемые по шинами, должны управлять конъюнкторами У3-У6 выходного дешифратора. Поскольку при логическом «0» на входе выходной сигнал конъюнктора не может принимать значение логической «1», тов схеме мультиплексора приходится предусматривать инверторы У и У вырабатывающие логическую «1» на выходе при логическом «0» на соответствующей шине управляющего кода. Пусть при управляющем коде [00] сигнал на выходную шину у должен передаваться с сигнальной шины х при управляющем коде [01]- с сигнальной шины хит. д. Такая передача сигнала обеспечивается благодаря следующим переключениям в мультиплексоре при управляющем коде [00] логический «0» присутствует на втором (втором сверху на рис. 9.15) входе конъюнктора У, втором и третьем входах конъюнктора Уь и третьем входе конъюнктора У. Если логический «0» присутствует хотя бы на одном входе конъюнктора, то согласно табл. 4.2 на его выходе не может быть логической «1» независимо от сигналов на остальных входах конъюнктора. Поэтому на выходы конъюнкторов У4-У6 логическая «1» передаваться не может. Однако при указанном коде [00] на выходах инверторов У и У сигнал равен логической «1». Соответственно логическая «1» подается на второй и третий входы конъюнктора У. Если на шине xt действуют входные импульсы, то они через конъюнктор У передаются на выходу. При смене кода, например, на [01] сигналы на выход поступают через конъюнктор У со входной шины хит. д. Данный мультиплексор нетрудно сделать синхронным, используя конъюнкторы У3-У6 с дополнительными (четвертыми) входами, которые следует подключить к источнику синхронизирующих импульсов. Рисунок 4.1 - Схема электрическая принципиальная мультиплексора на логических элементах. 54. Демультиплексор на базі логічних елементів Демультиплексор відноситься до пристроїв комутування цифрової інформації. Він здійснює комутацію одного інформаційного входу до одного з декількох виходів, адреса якого задана. Демультиплексор має один інформаційний вхід, декілька виходів та адресні входи. Таким чином, на приймальному кінці мультиплексованої магістралі потрібно виконати зворотну операцію - демультиплексування. Демультиплексор можна реалізувати на дешифраторі з входами, в якому вхід дозволу E використовується як інформаційний. Якщо для побудови схеми демультиплексора використати дешифратор без входу дозволу E, то необхідно мати m двовхіднихлогічних елементів І. Входи дешифратора a 1 , а є адресними. Тому в залежності від адресного числа лишена одному з виходів дешифратора з'являється логічна одиниця, яка дає дозвіл до спрацювання лише одного з чотирьох кон'юкторів D2…D5. На другі входи кожного кон'юктора надходить шина сигналу x. Вхідна інформація відтворюється на виході одного з чотирьох логічних елементів D2…D5, який одержав дозвіл по другому адресному входу. Можна виконати синхронний демультиплексор, якщо використовувати три-входові логічні елементи І і на третій вхід подати синхросигнал або сигнал дозволу від зовнішнього джерела. Схема демультиплексора зоб єднанням адресних і вхідних змінних забезпечує високу швидкодію, але вимагає вживання логічних елементів з великим числом входів. Збільшення розрядності демультиплексора дозволяє реалізувати комутацію одного вхідного сигналу на довільне число виходів на базі мікросхем меншої розрядності. 55. Шифратор на базі логічних елементів. Шифратор, (званий так само кодером) - пристрій, що здійснює перетворення десяткових чисел в двійкову систему числення. Нехай у шифраторі мається m входів, послідовно пронумерованих десятковими числами (0, 1, 2, 3, ..., m - 1), і n виходів. Подача сигналу на один з входів призводить до появи на виходах n-розрядного двійкового числа, відповідного номеру порушеної входу. Очевидно, важко будувати шифратори з дуже великим числом входів m, тому вони використовуються для перетворення в двійкову систему числення відносно невеликих десяткових чисел. Шифратори широко використовуються в різноманітних пристроях введення інформації в цифрові системи. Такі пристрої можуть забезпечуватися клавіатурою, кожна клавіша якої повязана з певним входом шифратора. При натисканні цієї клавіші подається сигнал на певний вхід шифратора, і на його виході виникає двійкове число, відповідне вигравіювати на клавіші символу. Найбільше застосування він знаходить у пристроях введення інформації (пультах управління) для перетворення десяткових чисел в двійкову систему числення. Припустимо, на пульті десять клавіш з гравіюванням від 0 до 9. При натисненні будь-якої із них на вхід шифратора подається одиничний сигнал (Х, Х. На виході шифратора повинен з’явитися двійковий код (Y0, ..., Y3) цього десяткового числа. Шифратор може бути організований не тільки для представлення (кодування) десяткового числа двійковим кодом, але і для видачі певного коду (його значення заздалегідь вибирається), наприклад, при натисненні клавіші з відповідним символом З появою даного коду система сповіщається про те, що натиснено певну клавішу клавіатури. Шифратори застосовуються в пристроях, що перетворюють один вид коду в іншій. При цьому спочатку дешифрується комбінація вихідного коду, у результаті чого на відповідному виході дешифратора з’являється логічна 1 . Це відображення вхідного коду, значення якого визначено номером збудженого виходу дешифратора, подається на шифратор, організований з таким чином, щоб кожний вхідний код викликав появу заданого вихідного коду. 56. Дешифратор на базі логічних елемент Дешифратор – комбінаційний пристрій, який перетворює комбінацію вхідних змінних в активний сигнал лог. 1” або лог. 0” тільки на одному із виходів. Дешифратори і шифратори належать до перетворювачів кодів. Максимальна кількість виходів дешифратора дорівнює 2, де n – кількість входів. Якщо частина вхідних наборів не використовується, то дешифратор називається неповним і у нього N вих < 2 n Якщо вхідні змінні представити як двійкову систему запису чисел, то логічна одиниця формується натому виході, номер якого відповідає десятковому запису числа. Наприклад: A = 0, B = 1, C = 0, D =1. Числу 0101 в двійковому коді відповідає число 5 в десятковому коді, тобто при вказаній комбінації вхідних змінних F 5 =1 Дешифратори широко використовуються в якості перетворювачів двійкового коду в десятковий. В ЕОМ з допомогою дешифраторів здійснюється вибірка необхідних комірок запам’ятовуючих пристроїв, розшифровка кодів операцій з видачею відповідних керуючих сигналів. В умовних позначеннях дешифраторів і шифраторів використовуються букви DC I CD ( від слів decoder i coder відповідно). Робота дешифратора описується системою логічних рівнянь складених на основі таблиці істинності Застосування дешифраторів Основне призначення дешифратора полягає в тому, щоб вибрати (адресувати, ініціалізувати) один об’єкт із безлічі, які знаходяться. Кожному об’єкту присвоюють конкретну адресу (номер. Коли на входи дешифратора надходить двійковий код адреси, відповідний елемент активується за рахунок появи логічного 0 назв язаному з ним виході дешифратора, а інші елементи залишаються заблокованими. Можна передбачити, щоб з одного з виходів дешифратора на визначений блок надходив керуючий сигнал, коли на входах дешифратора з’являється визначений код, що відповідає, наприклад, перевищенню якогось параметра (температури, напруги і т.д.), що повинен бути приведений до нормального рівня зазначеним блоком. На дешифраторі можуть бути реалізовані логічні функції. 57. Класифікація електронних пристроїв Прилади, принцип дії яких заснований на використанні потоків заряджених частинок, керованих за допомогою електричних або магнітних полів, називають електронними. Електронними приладами прийнято називати підсилювальні пристрої, засновані на електронних ефектах, що відбуваються у вакуумі, виряджених газах, твердих тілах, рідинах, на кордоні їх розділів при впливі на них електричних, магнітних, світлових, акустичних та інших полів. Електронні прилади є досить ефективними керованими (за допомогою деякого керуючого сигналу) перетворювачами енергії, що відбирається від джерела живлення і надається споживачу. Залежно від середовища, в якому відбувається рух носіїв заряду, електронні прилади класифікують як електровакуумні (електронні та іонні) і напівпровідникові. В електровакуумних приладах використовується потік вільних електронів, що випускаються (емітуються) нагрітим до температури близько 10 000 К металевим електродом. Електрони рухаються в вакуумованому балоні (p 10-4 Па) під дією електричного поля, створеного між катодом і іншими електродами, службовцями для керування електронним потоком і збору електронів. Електровакуумні прилади поділяються за призначенням на електронні лампи (тріод, пентод і т. Д, Електроннопроменеві прилади (електроннопроменеві трубки, надвисокочастотні прилади (клістрон, магнетрон, лампи біжучої хвилі і т. Д) І фотоелектронні прилади. В електронних приладах, до яких відносяться електронні лампи, проходження електричного струму здійснюється тільки за рахунок вільних електронів, а в іонних як за рахунок вільних електронів, так і за рахунок іонів. Масштаби застосування електронних ламп обмежені у зв’язку з розвитком напівпровідникової техніки і особливо мікроелектроніки При великих частотах і потужностях електронні лампи ще знаходять широке застосування. В іонних приладах використовується атмосфера інертних газів (неон, аргон, пари ртуті і т. П. Електричні процеси в них являють собою розряд в газі, тому ці прилади називаються також газорозрядними. Використовуються іонні приладив основному в якості реле, індикаторів. У всіх електронних лампах джерелом вільних електронів є спеціальний електрод, званий катодом. Катод випускає електрони за рахунок явища електронної емісії. У напівпровідникових приладах потоки носіївзаряду (електронів і дірок) рухаються в кристалічній решітці напівпровідника. За призначенням напівпровідникові прилади підрозділяються на підсилювально-перетворювальні (діоди, транзистори та ін.), Оптоелектронні (фотоелементи, фоторезистори, світлодіоди, оптрони), теплоелектричні та ін. Транзистори і тиристори економічно ефективні при заміні електронно-вакуумних пристроїв, їх застосування дає можливість вирішувати ряд нових завдань в електроніці, приладобудуванні, радіотехніці. Електронні лампи, напівпровідникові діоди і транзистори мають нелінійні вольт-амперні характеристики і є основними нелінійними елементами, що використовуються в радіоелектроніці. Електроніку поділяють на аналогову і цифрову. Під аналоговою розуміють елементи, пристрої і системи, які забезпечують обробку електричних сигналів, що змінюються за законами неперервної функції, тобто в різні моменти часу можуть приймати довільні значення напруги чи струму. В цифровій елементи займаються обробкою сигналів, що змінюються дискретно. Щоб забезпечити дискретну зміну сигналу використовують методи квантування сигналів за часом, за рівнем або одночасно. 58. D - тригер на логічних елементах І-НІ та АБО-НІ. Таблиці станів тригера. Найпростішими зпослідовніснихцифровихвузлівєтригери – логічнісхеми, якіможутьзнаходитисьуодномуздвохстійкихстанівістрибкомпереходитивіншийстанпідвпливомзовні шніхсигналів(черезцеінколитригерназиваютьбістабільнимелементом). Перехід у інший стан частіше за все залежить не тільки від поточних значень вхідних сигналів, але й від попереднього стану тригера. Інформація про попередній стан тригера, що надходить з його виходу разом з вхідними сигналами, визначає його роботу. Саме через це тригери завжди є пристроями із зворотними зв’язками. У цифровій техніці використовують тригери, побудовані на логічних елементах. Тригери, в свою чергу, є основою для побудови складних функціональнихцифрових вузлів різного призначення – лічильників та розподілювачів імпульсів, дільників частоти слідування імпульсів, регістрів, запам'ятовувальних пристроїв. Інтегральні тригери класифікуються за способом отримання інформації, за принципом побудови та функціональними можливостями. За способом отримання інформації розрізняють синхронні та асинхронні тригери. Асинхронні тригери сприймають інформаційні сигнали та реагують на них безпосередньо в момент їх появи на інформаційних входах тригера. Синхронні тригери реагують на інформаційні сигнали за умов наявності дозволяючогосигналу на спеціальному керуючому вході С, який називають входом синхронізації. Синхронні тригери усвою чергу поділяються на тригери із статичним та динамічним управлінням по синхровходу. Тригером типу називається логічний пристрій з двома стійкими станами і одним інформаційним входом D. ВD-тригерах значення змінної в момент t n+1 співпадає із значенням вхідної змінної в момент t n , тому тригер такого типу в літературі називають тригером затримки. Характеристичне рівняння D-тригеру має вид Q n+1 =`C n Q n v C n D n (4) З рівняння видно, що при наявності тактуючого сигналу (с) тригер переходить в стана при відсутності тактуючого сигналу (с) тригер зберігає попередній стан. На рис представлений варіант реалізації однотактного синхронного D-тригера, виконаного на елементах “І-НІ”. Вхід D-інформаційний, вхід C-тактовий (синхронізуючий). При D=1 і Сна вході DD1.1 формується лог. рівень “0”, який поступає на входи DD1.2 і DD1.3, здійснює встановлення тригера в стан Q=1 і одночасно блокує включення DD1.2. При D=0 і C=1 вихід DD1.1 залишається закритим (на виході DD1.1 рівень ‘1”), відкриється DD1.2 і рівень ‘0” сформований на його виході, встановить тригер в стан Q=1 (Q=0). Таким чином, при C=1 в тригер завжди записується інформація, що відповідає інформації на вході . Таблица Д-тригера Таблица JK- тригера 59. Інтегруюче коло.Параметри Якщо вхідний сигнал подається на індуктивність, а вихідний знімається з резистора, то таке коло називається колом інтегруючого типу. Реакція кола інтегруючого типуна одиничний вхідний перепад з амплітудою V визначається такою формулою Таке коло може бути використане: для відфільтрування високочастотної складової (тобто як фільтр низьких частот для виконання операції інтегрування, тобто для одержання сигналів, пропорційних інтегралу від вхідних сигналів (з визначеною погрішністю); для формування напруги, що лінійно- змінюється (трикутної чи пилкоподібної форми); для затримки імпульсних чи цифрових сигналів; для видалення фронтів імпульсів; для збільшення тривалості імпульсів, тобто для одержання сигналів із тривалістю . Крім цього складні еквівалентні схеми реальних електронних пристроїв після їхнього спрощення часто зводяться до таких ланцюгів, що істотно спрощує їхній аналіз. 60. Теорема Котельникова. Цифрове представлення аналогового сигналу, його особливості, параметри. Теорема Коте́льникова — фундаментальное утверждение в области цифровой обработки сигналов, связывает непрерывные и дискретные сигналы и гласит, что любую функцию , состоящую из частот от 0 до , можно непрерывно передавать с любой точностью при помощи чисел, следующих друг за другом через секунд При доказательстве теоремы взяты ограничения на спектр частот , где Такая трактовка рассматривает идеальный случай, когда сигнал начался бесконечно давно и никогда не закончится, а также не имеет во временно́й характеристикеточек разрыва. Если сигнал имеет разрывы любого рода в функции зависимости его от времени, то его спектральная мощность нигде не обращается в ноль. Именно это подразумевает понятие спектр, ограниченный сверху конечной частотой ». Разумеется, реальные сигналы (например, звук на цифровом носителе) не обладают такими свойствами, так как они конечны повремени и обычно имеют разрывы во временно́й характеристике. Соответственно, ширина их спектра бесконечна. В таком случае полное восстановление сигнала невозможно, и из теоремы Котельникова вытекают следствия любой аналоговый сигнал может быть восстановлен с какой угодно точностью по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой , где — максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала если максимальная частота в сигнале равна или превышает половину частоты дискретизации (наложение спектра, то способа восстановить сигнал из дискретного в аналоговый без искажений не существует [5] Говоря шире, теорема Котельникова утверждает, что непрерывный сигнал можно представить в виде интерполяционного ряда , где — функция sinc . Интервал дискретизации удовлетворяет ограничениям . Мгновенные значения данного ряда есть дискретные отсчёты сигнала |