Skaitmeninė elektronika

Impulsinės technikos elementai Impulso sąvoka. Impulsas - tai trumpalaikis įtampos arba srovės pokytis. Impulsui yra būdinga, kad jo trukmė yra mažesnė už pasikartojimo periodą. tiKR Projektuojant įtampos daliklį su CK parazitinė C Kc=KR išanksto nežinoma. Jos apskaičiuoti neįmanoma, naudojamas trimeris – kintamos talpos kondensatorius. 0 t 0 t 0 t Diferenciatoriai. Tai įtaisai skirti atlikti diferencijavimo operacijai. Signalo diferencijavimo operacija paprastai atliekama naudojant kondensatoriaus arba droselius. Tai vadinamoji RC grandinė. Uc Uin Uc Uex Uc C R Uin Uex t t t Integratoriai, tai įtaisai skirti atlikti integravimo operacijas. Paprasčiausios RC grandinės. (2 schema dešinėje). Uin(t)=1(t) vienetinis šuolis. Uex=1-e-1/ . -laiko konstanta. R Uin Uex 1 Uin C Uex 0 t 0 t Vėlinimo linijos skirtos impulsinei arba impulsų grupei uždelsti laiko atžvilgiu. Praktinis naudojimas: naudojamas impulsiniuose oscilografuose, kurie turi laukiančią skleistinę; stačiakampių impulsų generatoriuose; selektoriuose, dinaminiuose trigeriuose; kodavimo ir dešifravimo įrenginiuose. Vėlinimo linijų, vėlinimo laikas t turi būti nepriklausomas nuo impulso formos, trukmės ir amplitudės. Paprastai skirstomos į elektrines ir mechanines vėlinimo linijas. Elektrinės vėlinimo linijos sudarytos iš paskirstytųjų parametrų ilgųjų linijų. Praktinis pavyzdys: koaksialinis kabelis. Jame bangos sklidimo greitis v=200m/s. Iš čia darome išvadą, kad norint uždelsti 1s reikia 200 m kabelio. Tai ilgoji parametrų paskirstymo linija. Žymiai trumpesni yra specialios konstrukcijos kabeliai skirti signalams uždelsti. Juose mažas bangos sklidimo greitis. Jie pasižymi tuo, kad induktyvumas ir talpa yra pakankamai dideli dydžiai. Elektrinės vėlinimo linijos naudojamos kai reikia uždelsti signalą iki 10 s. Norint parinkti didesnį vėlinimo laiką naudojamos mechaninės vėlinimo linijos. Juose bangos sklidimo greitis yra mažesnis. Jos pasižymi tuo, kad elektrinis signalas transformuojamas į mechaninį ir linijos gale vėl į elektrinį. Dažniausiai mechaninę vėlinimo liniją sudaro kvarco plokštelė, gyvsidabrio plokštelė arba plieno strypelis. Bangos sklidimo greitis v=104 –105 kartų mažesnis negu elektrinėse. Mechaninės vėlinimo linijos dar vadinamos ultragarsinėmis. Yra naudojamos elektrinėms signalams pavėlinti keliomis dešimtimis arba šimtais s. Tokių linijų praktinis pritaikymas televizijos įrenginiuose uždelsti spalvinį signalą. Naudojamas SECAM sistemose. Signalas uždelsiamas 65s. Netiesiniai formatuvai svarbiausi sudarantys elementai. Dažniausiai jais būna puslaidininkiniai diodai, tiesiniai elementai – kondensatoriai, rezistoriai netiesinių formatuvų schemose laikomi pagalbiniais. Netiesiniai formatuvai labai pakeičia signalų spektrą. Signalo spektro išplėtimas yra svarbiausiais netiesinių formatuvų požymis. Nupjovus (apribojus) sinusinį signalą jis gali tapti trapecinės formos signalu. Netiesiniai formatuvai keičia impulsų formą, parametrus, filtruoja trikdžius ir formuoja tam tikro pavidalo impulsus. Impulsinėje ir skaitmeninėje technikoje naudojami kelių rūšių netiesiniai Es formatuvai, tai yra ribotuvai, lygio fiksatoriai, komparatoriai. Ribotuvai, tai netiesiniai keturpoliai ribojantys signalo amplitudę. Jeigu signalo amplitudė neviršija tam tikros slenkstinės įtampos ribotuvai negali keisti signalo formos. Ribotuvų skirstymas atsižvelgiant į perdavimo charakteristikas: 1) vienpusiai y y y y a) viršutinio lygio ys ys b) apatinio lygio 2) dvipusiai 0 x 0 t 0 x 0 t Skirstymas pagal jungimo schemą: ys ys 1) nuosekliuosius; 2) lygiagretusis. a) b) Jų išėjimo signalas dažniausiai yra įtampa. Nuoseklaus viršutinio ribotuvo schema dvipusis y y ys1 ys1 VD Uin R Uex Ra 0 x 0 t ys2 ys2 Es Kai U in Es nutrūksta signalas tarp išėjimo ir įėjimo Uex = Es. Ribotuvą apkrovus varža Ra įtampa varžoje R kinta, pasikeičia signalo forma. Sumažėja Es. Išėjimo įtampos forma priklauso nuo uždaro diodo barjerinės įtampos. Sukeitus diodo gnybtus gauname nuoseklų apatinio lygio ribotuvą. Jo savybės analogiškos viršutinio lygio ribotuvui tik pasikeičia perdavimo charakteristika. Nuosekliai sujungus viršutinio ir apatinio lygio ribotuvus gaunamas dvipusis signalo ribotuvas. Lygiagretūs ribotuvai riboja signalą viršijantį tam tikrą slenkstinę įtampą. Ribotuvų slenkstinė įtampa dažnai priklauso nuo temperatūros. Diodiniai ribotuvai naudojami, elektrinėse schemose tranzistoriams apsaugoti nuo viršįtampio. Dvipusiai ribotuvai stiprintuvams apsaugoti nuo didelės amplitudės įėjimų signalų. Vietoj diodų ribotuvuose gali būti naudojami tranzistoriai, operaciniai stiprintuvai, komparatoriai ir loginiai elementai. Tokio tipo ribotuvai veikia žymiai tiksliau. Impulsiniai jungikliai. Elektrinėse grandinėse signalams komutuoti dažnai naudojami elektriniai jungikliai. Elektrinio jungiklio paskirtis analogiška kaip elektromechaninių relių. Stipriai skiriasi suveikimo laikas, vidinė varža ir kiti parametrai. Impulsiniai elektroniniai jungikliai sudaryti iš valdomosios ir komutuojamos grandinės. Komutuojama gali būti uždara arba atvira grandinė priklausomai nuo valdymo signalo. Projektuojant jungiklius yra siekiama, kad įjungto jungiklio varža būtu kuo mažesnė, o atjungto kuo didesnė. Jungiklio prijungimo slenkstinė įtampa turi išlikti pastovi kintant aplinkos temperatūrai, maitinio įtampai, ir veikiant kitiems atsitiktiniams faktoriams. Jungiklis turi veikti pakankamai greitai, kad nepasikeistų jungiklį valdančio signalo minimali reikšmė. Jungiklių gamybai naudojant tranzistorius geriausiai tenkinami jungikliam keliami reikalavimai. Loginės ir skaitmeninės technikos elementai Loginės funkcijos Skaitmeninės elektronikos schemos projektuojamos naudojantis logikos teorija. Pagrindinė loginės algebros sąvoka yra loginė funkcija. Loginės funkcijos reikšmės gali būti dviejų rūšių, t.y pliusas (1) arba minusas (0). Naudojama dvejetainė kodavimo sistema. Loginių funkcijų argumentai yra loginiai kintamieji jie gali būti 1 arba 0. jeigu funkcija turi n argumentų, tai galima sudaryti 2n argumentų rinkinių. Išviso skirtingų funkcijų gali būti 22n kadangi argumentas gali būti 1 arba 0. Loginės funkcijos gali būti pateikiamos keliais būdais: 1) Lentelėmis. F A B 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 2) algebrine išraiška arba grafikais F A B 1 1 t1 t2 t3 t4 t t1 t2 t3 t4 t t1 t2 t3 t4 t 3) Aprašytos tekstu. PVZ.: F=f(A,B) F=1, kai A=B; F=0, kai AB. Naudojamos trys pagrindinės operacijos: 1) loginė inversija (NE A) 2) loginė sudėtis (disjunkcija) (ARBA; +; V). 3) Loginė daugyba (konjunkcija) (IR; *; ; ). Loginių operacijų ekvivalentiškumas žymimas „=“. Konjunkcija, tai kelių kintamųjų loginė operacija, kurios reikšmė lygi 1, kai visų argumentų reikšmės lygios 1. Disjunkcija – kelių kintamųjų loginė operacija, kurios reikšmė lygi jeigu bent vieno iš loginio kintamųjų reikšmė lygi 1. Inversija – vieno kintamojo loginė operacija, kurios reikšmė visada priešinga kintamojo reikšmei. Loginės algebros dėsniai: 1) komutatyvumo dėsnis 2) asociatyvumo dėsnis 3) distributyvumo dėsnis 4) dualumo dėsnis 5) įtraukimo dėsnis Naudojantis aksiomomis ir dėsniais sudėtingas logines funkcijas galima supaprastinti. Loginę funkciją iš daug kintamųjų galima išreikšti dviejų argumentų funkcija. Funkcijos kurios yra supaprastintos pagal loginės algebros dėsnius vadinamos minimizuotomis. Loginių funkcijų sistema iš kurios galima gauti bet kurią loginę funkciją yra vadinama pilnąja loginių funkcijų sistema arba baze. Pilnąją sistemą galima gauti naudojant universalias logines funkcijas. Jos yra ARBA-NE (Pirso) 1 IR – NE (Šeferio)  Universalios funkcijos naudojamos loginiams elementams sintezuoti. Loginiai elementai Loginiu elementu vadinama elektroninė schema realizuojanti logikos algebros funkciją. Loginio elemento schemoje 1 ir 0 atitinka aukštą ir žemą įtampą arba didelę ir mažą srovę. Ši įtampa arba srovė vadinama loginiu signalu. Loginių elementų, kurie veikia su dvejetainiais arba binariniais signalais principinė elektrinė schema yra paprasta ir pigi. Dvejetainiais signalais aprašyti informaciją, kuriant sudėtingas skaitmenines schemas. Loginiai elementai skirstomi: 1) potencialiniai elementai Juose loginio signalo reikšmę atitinka aukštas arba žemas potencialas. Dažniausiai žemas lygus 0, o aukštas lygus 1. Tarpusavyje impulsiniai elementai jungiami tiesiogiai, todėl jie turi galvaninį ryšį. (elektriškai susiję). Dauguma dabartinių loginių mikroschemų gaminama naudojant potencialinius elementus. 2) Impulsiniai elementai Juose loginio signalo reikšmė 1 arba 0 nustatoma pagal tai ar tam tikru laiko momentu impulsas buvo ar jo nebuvo. Impulso buvimas lygus 1, o nebuvimas lygus 0. impulsiniai elementai tarpusavyje jungiami naudojant kondensatorius arba transformatorius, todėl tarp jų nėra galvaninio ryšio. 3) Dinaminiai elementai Tai toks loginis elementas, kuris normaliai dirba tada kai impulsinės maitinimo ir įėjimo įtampos paduodamos periodiškai. Loginiais elementais su dinaminiu įėjimu vadinami tie kurie reaguoja į įėjimo loginio signalo frontą, t.y į staigų įtampos arba srovės pokytį. Dinaminiai elementai naudojami trigeriuose, registruose, atminties schemose. 4) Moploginiai elementai Tai elementai su lauko tranzistoriais. Jų struktūra metalas, oksidas, puslaidininkis (MOP). Jie naudojami integralinėse mikroschemose. Gaminant loginius elementus atliekama na daug operacijų, todėl jie yra pigūs ir lengvai pritaikomi. Šie privalumai kompensuoja MOP trūkumą – mažą veikimo spartą. Loginiai elementai skirstomi pagal schemą: 1) diodiniai – tranzistoriniai (DTL) 2) tranzistoriniai – tranzistoriniai (TTL) 3) sujungtų emiterių logikos (SEL). Loginiai elementai skirstomi pagal veikimo spartą: 1) mažos spartos 2) vidutinės spartos 3) didelės spartos 4) subnanosekundinio diapazono loginiai elementai skirstomi pagal vartojimo galią: 1) mažos galios 2) vidutinės galios 3) didelės galios MOP pagal darbo režimą skirstomi į : 1) potencialiai (statiniai) 2) dinaminiai. Taip pat loginiai elementai skirstomi pagal lauko tranzistorių kanalą. (kanalas gali būti p arba n tipo). 1) nMOP 2) pMOP jeigu loginiai elementai sudaryti iš abiejų tipų tranzistorių, tai jie vadinami komplementiniais (KMOP) KMOP svarbiausias privalumas: platus maitinimo įtampų diapazonas (3-15V). Dėl šios savybės KMOP elementai gali būti naudojami aparatūroje, kuri veikia sunkiomis sąlygomis (automobiliuose).trūkumas: lyginant su paprastais MOP elementais, šių elementų žymiai sudėtingesnė gamybos technologija. Kadangi viename puslaidininkio kristale kristale reikia patalpinti abiejų kanalo tipo tranzistorius. KMOP mažesnis schemos integracijos laipsnis (mažiau sričių kuriuose galima pritaikyti). Loginių elementų palyginimas KMOP elementų vartojamoji galia yra mažiausia. Didžiausią galią naudoja SEL elementai. Jų didžiausia veikimo sparta. MOP ir DTL elementai pasižymi mažiausia veikimo sparta. Didžiausiu atsparumu trikdžiams pasižymi DTL ir pMOP elementai. Mažiausias atsparumas trikdžiams yra SEL elementų. Parenkant vieną ar kitą loginių elementų tipą reikia atsižvelgti į projektuojamos aparatūros veikimo spartą ir eksploatacijos sąlygas. Kombinacinės loginės schemos. Sudarant įvairias skaitmenines sistemas dažnai reikia gauti tokį išėjimo signalą, kurio reikšmė nustatytu momentu priklausytu tik nuo įėjimo signalų ankstesniais laiko momentais. Įtaisai, kurie realizuoja tokias operacijas yra vadinami kombinacinėmis loginėmis schemomis arba automatais su nuline atmintimi kombinacinės schemos projektuojamos pagal tam tikrą tvarką.: 1) pagal reikalingą schemos darbo algoritmą randame valdančiąją funkciją. 2) Ši funkcija yra minimizuojama. 3) Pagal minimizuotą funkciją yra sintezuojama loginė schema. Kombinacinės schemos analizuojamos ir sintezuojamos taikant Būlio loginę algebrą. Kombinacinės schemos skirstomos: 1) kodų keitikliai; informacijai atvaizduoti naudojami įvairūs dvejetainiai, dvejetainiai-dešimtainiai kodai. Tai gali būti tiesioginis, atvirkštinis, papildantysis iki dviejų ir ciklinis Grėjaus kodas. Todėl skaitmeninėse sistemose dažnai naudojami kodų keitikliai, kurie perveda skaičius iš vieno kodo į kitą. 2) Šifratoriai (dešifratoriai); Šifravimas, tai informacijos pakeitimas kodais, turinčiais mažesnį skaičių. Jeigu dvejetainio kodo ilgis M skilčių, tai skirtingų kodų skaičius yra 2M. Jei visi šie kodai reikšmingi ir informatyvūs, tai mažesniu negu M skilčių ilgio dvejetainiu kodu informacijos perduoti negalima, t.y informacija bus nešifruojama. Šifruoti galima tik tokią informaciją, kuri turi nereikšmingus kodus. 3) Multiplekseriai (demultiplekseriai); Multipleksorius yra duomenų selektorius, tai įtaisas skirtas informacijai ateinančiai keliomis linijomis į vieną išėjimo liniją perduoti. Viena ar kita įėjimo linija (Ai) yra išrenkama pagal adreso kodą S0 S1 S2 .... Jeigu adreso kodo ilgis n, tai įėjimo linijų arba kombinacijų skaičius yra M=2n. 4) Komparatoriai Tai tokios kombinacinės loginės schemos, kurios palygina du dvejetainius kodus paduotus į schemos įėjimą. Jeigu paduoti kodai yra vienodi, tai komparatorius išėjime suformuojamas loginis signalas. Skaitmeninių komparatorių darbo principas panašus į analoginio komparatoriaus, kuris palygina dvi įtampas. 5) Sumatoriai Dvejetainių kodų sumavimo operacija pagrįsta visos skaitmeninių sistemų atliekamos aritmetinės operacijos. Aritmetiniuose įtaisuose dvejetainių kodų sumatorius yra pagrindinis blokas. Šis blokas be sumavimo operacijos papildomai atlieka atimties, daugybos, dalybos, skaičių pakeitimą papildomu kodu ir kodu su pertekliumi. 6) programuojamos loginės matricos. Jos žymimos PLM, tai yra universalus loginių įtaisų rinkinys, kurį galima suderinti arba suprogramuoti bet kokiai loginiai funkcijai atlikti. Programuojamos loginės matricos struktūrą sudaro dvi loginių elementų pakopos arba matricos. Iš pirmos pakopos elementų yra sudaromi įėjimo loginių signalų dešifratoriai. Jie atlieka reikalingas įėjimo signalo konjunkcijas. Pirmoje pakopoje yra tiek loginių elementų, kiek reikia atlikti konjunkcijų. Antros pakopos elementai formuoja išėjimo logines funkcijas, t.y gautoms konjunkcijoms atlieka reikalingas disjunkcijas. Antroje pakopoje yra tiek loginių elementų kiek projektuojamam įtaise yra išėjimų. Svarbiausias uždavinys, kurį reikia spręsti projektuojant PLM yra minimizuoti realizuojamas funkcijas. Tenka išspręsti loginių funkcijų minimizavimo uždavinį. Trigeriai ir trigerių schemos. Trigeriai, tai dviejų stabilių būsenų elektroniniai įtaisai iš vienos būsenos į kitą perjungiami įėjimo signalais. Trigerių būsenos nusakomos inversinių išėjimo signalų reikšmėmis. Inversiniai išėjimai yra Q,Q yra laikoma, kad trigeriai pereina iš vienos būsenos į kitą, kai Q=1,Q=0, o į nulinę būseną, kai Q=0,Q=1. trigerių išėjimo signalų reikšmės priklauso ne tik nuo nagrinėjamu laiko momentu veikiančių įėjimo signalo reikšmių, bet ir nuo įėjimo signalo reikšmių ankstesniu laiko momentu. Tai įtaisas turintis atmintį, tuo jie skiriasi nuo kombinacinių schemų. Trigeriai gali būti sudaromi naudojant tranzistorius, tunelinius diodus arba kitus puslaidininkinius elementus. Šiuo metu trigeriai dažniausiai sudarinėjami iš loginių elementų. Trigeriai gali būti gaminami kaip atskiros integralinės mikroschemos. Viename kristale gali būti vienas arba keli trigeriai. Trigerių įėjimai skirstomi: 1) informaciniai įėjimai; a) S įėjimas, tai atskiras vienos būsenos nustatymo įėjimas. b) R (reset), tai atskiros nulio būsenos nustatymas. c) J universalus vieneto būsenos nustatymo įėjimas. d) K universalus nulio būsenos nustatymo įėjimas. e) D bendras informacinis įėjimas. Trigeris pereina į būseną atitinkančią signalo paduoto į šį įėjimą loginį lygį. „+1“ – skaičiavimo įėjimas. Atskiri R ir S įėjimai ir universalūs J, K įėjimai skiriasi tuo, kad vienu metu negalima paduoti signalų. Tokiu atveju neįmanoma vienareikšmiškai nustatyti į kokią būseną pereis trigeris. Jeigu paduosim į J ir K loginį vienetą, trigeris pereis į priešingą būseną. 2) valdantieji įėjimai. a) C (clock) sinchroninis arba taktinis įėjimas. b) E leidimo arba paruošiamasis įėjimas. C ir E signalai trigerio būsenos nekeičia, tačiau leidžia tai atlikti signalams, kurie paduoti į informacinius įėjimus. Trigeris į informacinius įėjimus reaguoja tada kai į valdymo įėjimus paduoti signalai. Įėjimas C paprastai yra periodinis. Nuo šio įėjimo priklauso skaitmeninio įtaiso darbo laiko momenų trukmė t1, t2, ... tn. Leidimo signalas E yra neperiodinis ir paduodamas tada kai reikalingas įrenginio funkcionavimo algoritmas. Trigeriai su C įėjimu vadinami sinchroniniais, o neturintys tokio įėjimo – asinchroniniais. Trigerių tipas nusakomas įėjimo signalo sąrašu. PVZ.: RS, RSC, JK, JKE it t.t. Pagal įėjimo tipą trigeriai skirstomi: 1) trigeriai su atskirais būsenos nustatymo įėjimais (RS); 2) vėlinimo trigeriai (D); 3) skaičiavimo trigeriai (T); 4) universalūs trigeriai (JK). Pagal signalo poveikio pobūdį trigeriai skirstomi: 1) statinius; 2) dinaminius; 3) tiesioginius; 4) inversinius. Kai įėjimai yra statiniai trigeris reaguoja į įėjimo signalo įtampos lygį. Kai įėjimai dinaminiai, tai trigeris reaguoja į įėjimo signalo frontus. Jei signalas paduodamas į tiesioginį įėjimą, tai aktyvus yra priekinis frontas, jei į inversinį gaunam užpakalinį frontą. Sinchronizuojantys įėjimai C dažniausiai yra dinaminiai. Jie vadinami dinaminio sinchronizavimo (dinaminio valdymo) trigeriais arba jautriais frontui trigeriais. Elementarūs trigeriai sudaryti iš dviejų tranzistorinių jungiklių arba loginių invertorių. Tarp jų sudaromas teigiamas grįžtamas ryšys. Trigerio principinė schema: Sudėtingesnius elementus sudaro trigeris ir valdymo schema: I1 Q1 X1 Ši schema yra kombinacinė 1 . Q valdymo schema.Išėjimo signalą . Q R-S formuoja nepriklausomi I2 1 Q2 Xn išėjimo signalai nuo X1 ir Xn. Sudėtingesniais atvejais gali būti sudaromi grįžtamieji ryšiai. Jie būna dviejų tipų. Tokiu būdu valdymo schema gali tapti trigeriu. Gauname sistemą sudarytą iš dviejų nuosekliai sudarytų trigerių. Jis vadinamas dviejų pakopų trigeriu. Valdantysis elementas žymimas X1 Q M(master), o valdomasis – S(slay). M-S trigeris. ... Xn Q Trigerių veikimo sparta. Ji apibūdinama trigerių perjungimo laiku tp ir maksimaliu perjungimo dažniu. fp =1/tp. Perjungimo laikas, tai laikas nuo perjungimą sukėlusio įėjimo signalo pradžios iki laiko momento, kai nusistovi naują būseną atitinkančios išėjimo įtampos. Jei trigeris yra sinchroninis, tai įėjimo signalo pradžia sutampa su C impulso pradžia. Bendru atveju pereinamasis procesas susideda iš trijų dedamųjų (etapų): 1) paruošimo etapas; 2) regeneracijos; 3) nusistovėjimo. Trigerių sudarytų iš loginių elementų veikimo sparta priklauso nuo loginių elementų vėlinimo laiko, darbo sąlygų, apkrovos. Skaičiuojant loginio elemento apkrovą yra įvertinama ne tik išorinė apkrova, bet ir elemento apkrova kitais trigerio elementais. Elementariojo trigerio perjungimo laikas lygus (tp=2tv) dvigubam elemento vėlinimo laikui, kadangi signalas nuosekliai pereina per du elementus. Skaičiavimo ir universalūs JK trigeriai Skaičiavimo trigeriai, tai trigeriai su vienu informaciniu įėjimu. Kiekvieną kartą, kai į įėjimą paduodamas impulsas trigeris pereina į priešingą būseną. Įėjimo +1 funkciją dažnai atlieka sinchronizuojantis įėjimas C. Skaitmeninis trigeris sudaromas iš RS trigerio ir valdymo schemos. Valdymo schema nukreipia įėjimo impulsą į reikiamą RS įėjimą. Būsenų lentelė trigeris žymimas Q(tn) Q(tn+1) 1 Q(tn) 0 Q(tn) Universalieji trigeriai tai trigeriai su JK įėjimais. JK trigeris aprašomas logine lygtimi: Q(tn+1)=JQ(tn) vKQ(tn). JK trigeris gali veikti kaip RS trigeris jeigu signalai J=1; K=1 paduodami ne vienu metu. JK lygu 1 paduodami vienu metu gaunamas RS trigeris. JK trigeriai gali būti vientakčiai ir dvitakčiai, t.y su vienu arba dviem vėlinimo elementais. Būsenų lentelė: grafinis žymėjimas J(tn) K(tn) Q(tn+1) 0 0 Q(tn) 0 1 0 1 0 1 1 1 Q(tn) Skaitikliai Skaitiklis, tai iš n trigerių sudarytas skaitmeninis įtaisas, kuris skirtas į įėjimą paduotiems loginiams impulsams arba loginių lygių pasikeitimams skaičiuoti. Kiekvienas trigeris atitinka skaitiklio skiltį, paprasčiausias n skilčių skaitiklis turi vieną įėjimą ir n išėjimų iš kiekvieno trigerio. Į skaitiklio įėjimą padavus impulsą skaitiklio trigerio būsenos pasikeičia taip, kad skaitiklio išėjimų loginiai lygiai dvejetainiame kode reikštų skaičių vienetu didesnį už buvusį. Pagrindinis parametras yra skaitiklio talpa (K), t.y maksimalus impulsų skaičius, kurį skaitiklis gali suskaičiuoti. Pagal skaitiklio talpos ir išėjimų skaičių n santykį skaitikliai skirstomi: 1) dvejetainiai skaitikliai K=2n; 2) ne dvejetainiai skaitikliai KK. >K gali būti naudojamas kitam skaitikliui valdyti. Skaitiklis gali būti teigiamas arba neigimas. Neigiamas – į įėjimą padavus impulsą išėjimo kodo reikšmė vienetu sumažėja. Į pradinę būseną skaitiklį galima pervesti ir dirbtiniu būdu į R arba S įėjimus padavus signalą. Tokiu atveju perpildymo impulsas negeneruojamas. Teigiami arba neigiami skaitikliai gali būti pakeisti vienu universaliu skaitmeniu. Jis dar vadinamas reversiniu. Jis gali dirbti ir teigiamu ir neigiamu režimu. Reversinis skaičius turi du įėjimus „+1“; „-1“. Gaunami skaitikliai skiriasi talpa, universalumu ir valdymo būdu. Skaitikliai žymimi: D1 ir D4 įėjimo signalais skaitiklis gali būti pervedamas į reikiamą būseną. Skaitiklio veikimo sparta nustatoma: 1)skiriamoji geba ( tp=1/fsk ); 2)nusistovėjimo laikas (tn). fsk – maksimalus leistinas įėjimo impulsų skaičius. tn -laikas per kurį padavus nulinį įėjimo signalą, nusistovi išėjimo signalas. Dažniausiai tn=2tp. Skaitiklių veikimo sparta priklauso ne tik nuo skaitiklį sudarančių trigerių savybių, bet ir nuo ryšio tarp trigerių. Ryšys tarp trigerių būna: 1)nuoseklus; 2)lygiagretus; 3)kombinuotas. Registrai Registrai, tai skaitmeniniai įtaisai skirti dvejetainiu kodu užkoduotai informacijai saugoti ir transformuoti. Registrai nuoseklų kodą gali pakeisti lygiagrečiuoju ir atvirkščiai. Taip pat kodą gali perstumti per reikiamą skilčių skaičių į kairę arba dešinę. Pagal paskirtį registrai būna: 1) lygiagretieji arba atminties; 2) nuoseklieji arba postūmio; 3) universalieji registrai (lygiagrečiai nuoseklūs). 1)Lygiagretieji registrai. Skaitmeniniuose įrenginiuose dažniausiai būna su mažos talpos atmintimi. N skilčių ilgio registras sudarytas iš n vienodai lygiagrečių veikiančių trigerių. Trigeriai dažnai turi bendrą valdymo arba sinchronizavimo grandinę. Atminties registrai dažnai sudaromi iš sinchroninių D trigerių, rečiau iš JK ir RS. Kartais registrai papildomi trigerio išėjimo ir įėjimo valdymo schemomis. Registras žymimas: Tokį registrą sudaro keturi trigeriai sujungti lygiagrečiai. Į registrus yra įrašoma informacija per informacijos įėjimus tik tuomet kai veikia sinchroninis impulsas C. D1 Q1 D2 Q2 D3 Q3 D4 Q4 C 2)Nuoseklūs registrai. Jų trigeriuose įrašytą dvejetainį kodą galima pastumti viena arba kita kryptimi per reikalingą skilčių skaičių. Kiekvienas taktinis impulsas C pastumia dvejetainį skaičių per vieną skiltį. Norint pastumti dvejetainį skaičių per k skilčių reikia paduoti k sinchronizavimo impulsų. Jis žymimas: Pagal postūmio kryptį registrai skirstomi į tiesioginius, kai skiltis perstumiama į dešinę link žemiausios skilties. Atgaliniai – skiltis pastumiama į kairę, link aukščiausios skilties. Reversiniai – postūmio kryptis į kairę arba į dešinę. Postūmio registrai sudaromi iš dvitakčių JK trigerių arba D trigerių. Dažniausiai naudojami nuoseklaus įrašymo ir lygiagretaus skaitymo registrai, kurie turi n išėjimų susietų su visų n skilčių trigerių išėjimais. Registrų sudarymas iš trigerių: Q Q Q D C R 3)Universalieji registrai. Iš tiesioginio ir atgalinio postūmio registrų galima sudaryti reversinius postūmio registrus. Juose kiekvienos skilties trigerio įėjimas grandinėje yra komutatorius jungiantis to trigerio įėjimą su prieš ir po jo einančio trigerio išėjimais. Skaitmeniniai analoginiai keitikliai. Jie žymimi SAK, tai įtaisai skirti keisti skaičiaus kodą į analoginį signalą (srovę arba įtampą). Jis apibūdinamas perdavimo funkcija. Uex=Eet(X1 * 2-1 + X2 * 2-2 + ... + Xn * 2-n ); Uex – keitiklio išėjimo analoginis signalas; Ee – etaloninio signalo šaltinio elektrovaros jėga. X1; X2 ;Xn – koeficientai, kurių reikšmė priklauso nuo įėjimo dvejetainio kodo (vieneto arba nulio). N – įėjimų skaičius. SAK žymimi: X1 Paprastai SAK sudaro keturios dalys: X2 1)elktroninis šaltinis Eet; …. U 2)elektroninių junginių rinkinys K. jie gali būti nulio arba vieneto padėtyje; Xn 3)stabilių ir tikslinių rezistorių R rinkinys; Eet 4)sumuojantis išėjimo stiprintuvas A. dažniausiai operacinis sumuojantis stiprintuvas. Dvejetainis Analoginis Kodas Kodas Keitikli skilčių srovės nustatomos rezistoriais R. Kiekvienos žemesnės skilties rezistoriaus varža yra dvigubai didesnė negu prieš ją esančios. Skilčių srovių jungikliai K yra vadinami įėjimo loginiais signalais. Jeigu bet kurio įėjimo įtampa atitinka loginį vienetą tai tos skilties jungiklis yra perjungiamas taip, kad skilties srovės galėtų tekėti į išėjimą. Operacinis stiprintuvas A su grįžtamo ryšio varža R0 keičia keitiklio išėjimo srovę į išėjimo įtampą. Jeigu R yra lygi R/2 tokiu atveju absoliutinė išėjimo įtampa yra lygi: Pagrindiniai SAK ir ASK parametrai: 1) skilčių skaičius n yra lygus SAK įėjimo maksimaliam kodinių kombinacijų skaičiui dvejetainiam logaritmui. Skilčių skaičius vadinamas keitiklio skiriamąją geba – bitais. 2) Aukščiausiai reikšminė skiltis (ARS), t.y skaitmeninio kodo skiltis į kurią paduota įtampa arba loginis signalas sukelia didžiausią išėjimo analoginio signalo pokytį. UexARS=Eet/2 3) Žemiausiai reikšminė skiltis (ŽRS), tai skaitmeninio kodo skiltis, į kurią paduota įtampa arba loginei skiltis sukelia mažiausią išėjimo analoginio signalo pokytį. UexŽRS=Eet/2n. Žemiausios reikšminės skiltie įtampa vadinama keitiklio kvantu h. svarbūs keitiklio parametrai nusakantys keitiklio kaip analoginės aparatūros elemento tiesiškumą ir paklaidas. Jeigu į SAK įėjimą paduodanti didėjanti kodų seka, tai išėjimo įtampa turėtų kisti šuoliais, kurių aukštis idealiu atveju lygus keitiklio kvantui h arba UŽRS reikšmei. Linija jungianti šuolių vidurinius taškus idealaus tiesiško keitiklio atveju turėtu būti tiesė, tačiau praktiškai keitiklio perdavimo charakteristika yra daugiau ar mažiau nutolusi nuo tiesės. SAK tiesiškumas ir paklaidos nustatomos išmatavus keitiklio perdavimo charakteristikas. Ji randama eksperimentiškai matuojant keitiklio parametrus. SAK veikimo sparta įvertinam nusistovėjimo laiku (tnus) maksimaliu keitimo dažniu (fkmax). Nusistovėjimo laikas, tai laiko intervalas nuo skaitmeninio signalo perdavimo į išėjimą iki momento kai išėjimo analoginis signalas patenka į nusistovėjusio režimo sritį. Nusistovėjusio režimo srities plotis atitinka 0,5UŽRS. Keitiklio maksimalus dažnis, tai toks įėjimo skaitmeninio signalo pasikeitimo dažnis, kuriam esant keitiklio paklaidos neviršija leistinų dydžių. Fkmax1/tnus. Keitiklio paklaida , tai skirtumas tarp išėjimo analoginės įtampos arba srovės ir jos apskaičiuotos vertės =Uex. Nustačius visų įėjimo signalų reikšmines paklaidas ir išrinkus maksimalią reikšmę gauname integralinį keitiklio netiesiškumą. L=Uex max Taip pat matavimuose naudojamos diferencinis netiesiškumas. Tai yra skirtumas tarp perdavimo charakteristikos apatinių kodų maksimalaus šuoliuko aukščio ir žemiausios reikšminės skilties Ld=Ud-max – h. Ši paklaida yra apibūdinama keitiklio monotoniškumas. Šis parametras dažniausiai naudojamas kap pagrindinis apibūdinant keitiklio kokybę. Keitiklių gamyba SAK gamybai taikoma puslaidininkių mikroschemų technologija (TTL, KMOP, SEL). Išėjimo operacinis stiprintuvas ir elektroninės įtampos šaltinis gaminamas atskiroje mikroschemoje. Svarbiausiais keitiklio mazgas yra srovę nustatančių rezistorių matrica. Šiai daliai keliami griežti reikalavimai. Kartais rezistoriai formuojami lazerio pagalba arba plonasluoksnės technologijos būdų. Ypač griežti reikalavimai didelio skilčių skaičiaus keitikliams. Ypač tikslumui. Jų išeiga gamybai maža, tačiau didelė kaina. SAK gali būti naudojami kai reikia sudauginti analoginį ir skaitmeninį signalą. Tokiu atveju vietoj Eet (įtampos) yra paduodama vieno poliškumo analoginė dauginamoji įtampa. keitiklio išėjime yra gaunama įtampa kuri proporcinga skaitmeninio kodo ir analoginės įtampos sandaugai. ASK (analoginiai skaitmeniniai keitikliai) ASK analoginė įėjimo įtampa yra išreiškiama etaloninės įtampos dalimi. Tokiu būdu, kad gautas išėjimo kodas atitiktų dvejetainį skaitmeninį kodą. Išėjimo kodas lygus: n-dvejetainių skilčių skaičius. y1,y2,...,yn – skilčių koeficientai, kurie gali būti lygūs 0 arba 1. skilčių koeficientai atitinkantys išėjimo kodą gali būti gauti vienu metu, kai yra n lygiagrečių išėjimų, arba nuosekliai vienas po kito einančių išėjimų. Pagal tai ASK skirstomi į lygiagrečiuosius ir nuosekliuosius. Pagrindiniai parametrai: 1) skiriamoji geba; 2) paklaidos; 3) veikimo sparta. Skiriamoji geba nusakoma išėjimo skilčių skaičiumi. Pagrindinės paklaidos: diferencinis ir integralinis netiesiškumas. Jos yra išreiškiamos procentais nuo maksimalios įėjimo įtampos. Netiesiškumas, tai skirtumas tarp idealios ir realios perdavimo charakteristikų. Paduota į įėjimą analoginė įtampa yra kvantuojama. Kvanto dydis yra lygus: UŽRS=Eet/2n. idealaus tiesiško keitiklio minimali paklaida negali būti žemesnė už min0,5UŽRS. Keitiklio kvantavimo paklaidos dažnai vaizduojamos kaip keitiklio sukeliami triukšmai darantys įtaką analoginiam signalui. Triukšmų lygis priklauso nuo keitiklio skilčių skaičiaus. Ktr=20log2-n=-6n(dB). Keitiklio veikimo sparta nusakoma įėjimo analoginės įtampos keitimo į išėjimo skaitmeninį kodą trukme. (tk) Elektroniniai indikatoriai Jie naudojami informacijai atvaizduoti žmogui patogia forma. Ji gali būti atvaizduojama simboliais, tekstu, grafikais, schemomis. Klasifikacija: 1) pagal struktūrą a)diskretinius; b)sudarytus iš atskirų elementų; c)tolydiniai. 2) fizinį reiškinį a)kaitriniai, švyti įkaitintas kūnas; b)injekciniai arba spinduoliai; c)smūginės elektroliuminiscensijos arba pleveliniai; d)plazminiai, švyti jonizuotos dujos; e)skystų kristalų. 3) pagal švytėjimą a)aktyviuosius, skleidžia šviesą b)pasyvieji, sugeria arba atspindi šviesą. 4) pagal informacijos atvaizdavimą. a)taškiniai; b)linijiniai; c)figūriniai; d)segmentiniai; e)matriciniai; f)vaizdiniai; g)dvispalviai; h)daugiaspalviai.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!