22.Мультивибратор на основе интегрального таймера к1006 ви1.

Опр:генераторы импульсов,сост из широкополосн усилителей,охваченных полож обр св,глубина кот ост-ся практич-и пост. в шир. полосе ч-т ,и имеющей в цепи отриц.обр связи элементы,накапл. энергию называют мультив.Схема раб сл образом:после включ Uпит конд Ct заряж-ся от 0 до 2/3 пит за время *Ct на выходе таймера напр на выв.3 напр в это врем. Uпит.В момент ,когда U на Сt достигнет 2/3 Uпит потенциал выводов 3 и 7 уменьш-ся до 0 и Ct начинает разряж-ся от 2/3 Uпит до 1/3Uпит,время опр-ет продолж-ть выхода таймера на периодический режим работы ,после чего формируются одинак. пост.интервалы времени.Рабоч цикл таймера-заряд Ct от 1/3 Uпит до 2/3 Uпит за время и разряд емкости от 2/3Uпит до 1/3Uпит за время Недостатки:1)при включ-и формируется первый временной интервал больший,чем последующие 2)при включении Uвых устанавл-ся на значении Uпит,что может восприниматься последующими схемами как сигнал лог1 и треб-ся доп затраты для искл влияния этого потенциала на дальн.схему.

23.Базовые понятия цифровой электроники

Аналоговый сигнал-это сигнал кот может принимать любое знач. в пределах нек.диапазона. .По природе аналог-е сигналы непрерывные,т.е его величина мож.принимать любые значения.

Электрич-й сигнал мож. принимать только 2знач, причем допустимы нек.отклонения от этих знач.

Все операции,кот произв . эл устройства мож. условно разделить на 3большие группы:1)Обработка/преобраз сигнала2)передача3)хранение

Все 3 группы искажаются паразитными сигналами шумами,помехами и наводками,кроме того из –за неидеальности эл устройств при преобразов-и искажается и форма сигнала.

Преимущества:Цифровые сигналы имеют всего лишь2разрешенных сост. и гораздо лучше защищены от шумов,помех и наводок нежели аналоговые ,небольшие отклонения от разрешенных знач. практически не искажают цифровой сигнал.Цифровые сигналы допускают более сложную обработку,длительное хранение и более качественную передачу,также цифр. устройства гораздо меньше подвержены старению и более просты в отладке.

Недостаток: на каждом из своих разрешенных уровней цифр. сигнал должен оставаться в течение к-го интервала времени,иначе этот сигнал невозможно будет распознать,поэтому цифр. устройства гораздо более медлительные,чем аналоговые.

24.Выводы цифровых микросхем.

Все цифров. устройства строятся из микросхем,каждая из кот. будет в обязательности иметь сл. выводы:1)основной вывод-вывод питания-общий вывод и вывод для подачи Uпит 2)выводы для подачи вх. сигналов(вх. МикроСхем)-входы предназначены для подачи вх. сигналов 3)выводы для вых сигналов –выход микросхем,на них подается вых сигнал,кот обр мсВсе цифровые мс раб с лог сигналами 2ух уровней:лог0,лог1(Лог1-высокий уров напряжения,Лог0-низкий уровень напр)-положительный сигналНо при подаче на большие расст. и при работе микропроцесс.систем исп-ся и отриц логика(лог0-высокий уровень,лог1-низкий ур)3 модели цифр. схем:1 лог модель 2 лог модель с времен задержками 3 модель с учетом электр эффектовИнвертор изменяет лог уровень вх сигнала на противополож ,т.е изм-ет полярность лог сигнала

В 1 лог модели считается что элемент срабатывает мгновенно и любые изм-я уровня вх сигнала сразу же без всякой задержки приводит к изм-ию уровня вых сигнала

Во 2ой мод вых сигнал с некоторой задержкой относит-но вх сигнала,т.е срабатывание не происх мгновенно.

В 3ей модели вых сигнал не только задержив по отношен к вх сигн.,но изменения вх сигнала,переключ. его с уровня низ на выс происх-т не мгновенно,а в течение опр времени,определяемого tфр,tср,кроме того в 3 учитывается изменение ур-ей лог0 и лог1

Справочные данные табл истинности используемая для простых лог эл-ов и алгоритм функционирования для более сложной МС(микросхемы)относят к 1му лог уровню.Величины задержек м/у вх и вых МС относят ко 2му лог уровню и величины задержек для МС могут составлять от ед-ц до дес-ков наносек. и необход. Учитыв-ь что в справочниках указ-ся макс время задержки,а на практике оно м.б в неск раз меньше. Необх учитывать что задержка перекл из 1 в 0 и из 0 в 1 как правило не равны м/у собой. К 3му уровню представления относят уровни вх и вых токов,величины внутр емкости входов МС,длительность полож-го и отриц фронта,параметры допустимого Uпит МС,а также допуст уровни вх и вых напряжений.К этому уровню относят порог срабатывания

Порог срабатывания-уровень вх U,выше кот. сигнал считается логической1,а ниже лог-им 0.Помехозащищенность хар-ет величину вх сигнала помехи,накладывая на вх сигнал кот. еще не мож. изм-ть сост-я вых сигнала.Коэфф разветвления-число входов ,кот м.б. подключено к данному выходу без нарушения работосп-ти МС.Нагрузочная сп-ть-параметр выхода характер-ий величину вых тока,кот. мож. выдаваться МС без нарушения ее работосп-ти.

3.Обратной связью в усил-лях наз явление передачи сигнала из вых цепи во входную. ОС наз отриц-ой, если ее сигнал вычитается из вх. сигнала, и положит, если сигнал суммируется со входным. При отриц ОС коэф усил-я уменьш-ся, при положит – увелич-ся. Для количественной оценки степени влияния цепи ОС исп коэф-т ОС бета, показыв, какая часть вых сигнала поступает на вход усил-ля. Бета=Uос/Uвых или Iос/Iвых. Произвед-е Kyuβназ петлевым усил-ем, 1- Kyuβ – глубина ОС.

Требования к ОУ:при выполнении матем операций с высокой точностью и обеспеч-ем устойчив-ти усил-ля реальн. ОУ должен облад след св-ми:

-высокий коэф усил-я

-малое напр-е смещ-я нуля

-малыми вх токами по обоим входам

-высоким Rвх по обоим входам

-низким Rвых.

Построение ЛАЧХ ОУ. Примен-е ООС обеспеч-ет повыш-е стабильн-ти коэф-та усил-я, расшир-е полосы пропуск-я, уменьш-е фазового сдвига между вх и вых напр-ми, снижения уровня нелинейности искажений и собственных помех. Кu=20lgKyu (нарисовать лачх)

1. ОУ наз. высококачественные упт с высоким коэф усил-я, диф входом и малыми знач-ми напр-я смещ-я нуля и вх токов, предназнач для выполн-я различных операций над аналоговыми величинами при работе в схеме с отриц ОС.

1. По роду усиливаем сигналов:

-усил-ли гармонич сигналов:

- ус-ли импульсн сигналов;

2. по хар-ру измен-я усилив сигнала:

-ус-ли медленно изменяющ-ся сигналов;

-ус-ли постоянного тока;

-ус-ли переменного тока: низк частоты, высокой частоты, широкополосные, избирательные.

3. от хар-ра нагрузки:

-ус-ли напряжения;

-тока

-мощ-ти.

Вх напряж-е – напр между входом Оу и землей. Предельное вх напр – макс знач-е напр-я, не вызывающее необратимых изменений в ОУ. Динамич диапазон – отношение наиб знач-я вх напр к его наим знач-ю D=Uвх max/Uвх min. Раность вх напр-ий диф ОУ наздиф-ым вх напр-ем. Синфазное вх напр – напр между каждым из входов ОУ и землей, амплитуды и фазы которых совпадают, ср арифметич напр-ий, приложен к входам ОУ. Или это напр-е на неинвертир вх ОУ. Напр-е смещ-я – потенциал на вых ОУ, поделенный на коэф усил-я усил-ля при нулевом вх сигнале. Вх токи – токи, протекающ во входных цепях ОУ, обеспеч норм режим работы вх диф каскада. Разность вх токов – разность знач-ий токов,протек через входы диф ОУ, при заданном знач-ии вх напр-я. Вх сопр-е для диф сигнала – вх сопр-е со стороны любого входа, в то время как другой вход соед с общим выводом. Вх сопр-е для синфазн сигнала – хар-ет измен-е вх тока при приложении к входам синфазн напр-я. Вх импеданс – эквивал-но парал-му соед-ю Rвх и Свх. Коэф ослабл-я синфазн сигнала – хар-ет точность при диф-ом включении, это отнош-е напр-я синф сигнала к диф вх напр-ию .Диапазон синф вх напр-ий – хар-ет зону, в пределах к-рой возможны измен-я синф вх напр-я без наруш-я работы ОУ. Температурные дрейфы напр-я смещ-я и вх токов – хар-ет измен-я сотв парам-ов с температурой. Напр-я шумов – действующ знач-е напр-я на выходе усил-ля при нулевом вх сигнале и нулевом сопр-ии источника сигнала, подключ ко входу, поделен на коэф усил-я ОУ. Вых сопр-е – величина, равная отношению приращения вых напр-я к приращению вых тока. Мах вых напр-е – предельное значение вых напр-я ОУ при оговоренном сопр-ии нагрузки и напр-ии вх сигнала. Мах вых ток – макс вых ток при оговорен вых напр-ии, не вызывающем необратимых измен-ий в ОУ. Вых мощность – мощность на выходе усил-лся при работе на расчетную нагрузку и заданном коэф гармоник или нелин искажений.КПД – отнош-е вых мощ-ти к общей, потребляем от источника. Коэф преобраз-я – отнош-е вых сигнала ко входному.(Кu по напр, току, мощности – формулы). Частота единичного усил-я – частота, на к-рой модуль коэф-та ОУ равен единице. Скорость нарастания – макс скорость измен-я вых сигнала примакс значении его амплитуды. Ток(напр-е) управл-я – ток, протекающ (приложенное к) выводу управления и опред ряд основн парам-ов ОУ.

2. АЧХ –зависимость коэф-та усил-я от частоты вх сигнала. ФЧХ - завис-ть угла сдвига фазы между вых и вх напр-ми от частоты. Амплитудная хар-ка – завис-ть измен-я вых сигнала от входного. Переходная хар-ка – завис-ть от времени вых напр-я усил-ля, на входе к-рого подан мгновенный скачок напр-я. Время нарастания – время, за к-рое вых напр-е изменится от 0,1 до 0,9 своего установивш-ся знач-я. Время установления – время от момента подачи на вход импульса напр-я прямоуг формы до момента последнего вхождения вых напр-я в зону задан погреш-ти. Время восстановления – время, необх для возвращения усил-ля из сост-я насыщ-я по выходу в линейный режим работы.

7. Электрическим фильтром наз-ся четырехполюсник, пропускающий эл сигналы в опред полосе частот и подавляющий эл сигналы вне этой полосы. Фильтры – это устр-ва, целенаправл-ым образом изменяющие спектры сигналов.Фильтрация сигнала обычно предприним-ся с целью увеличить отнош-е полезн сигнала к шумам и помехам или усилить какие-н полезн кач-ва сигнала. Эл фильтры м.б пассивными и активными. Классификацию ф-ов можно провести по 4 признакам:

-вид вх и вых сигналов. (аналоговые, цифровые, аналого-цифровые, цифро-аналоговые)

-вид частотн хар-ки (ф нижн частот, ф верхн частот,полосовой,ф заграждения,гребенчатый,всепропускающий)

-вид их импульсных хар-к(непрерывн,дискретный)

-протяженность импульсной хар-ки во времени.

4.Инвертир сх. В этом случае ОУ охвачен отриц ОС по напр-ю. Вх сигнал и сигнал отриц ОС суммир-ся с помощью R1 и R2 и такая ОС наз-ся ||. Коэф ОС β=R1/(R1+R2). В инвертир ус-ле Uвых приходит на инверт вход с коэф передачи µ=R2/(R1+R2). Коэф усил-я сх Кu=-µКyu/(1+Куuβ).

Неинвертир сх. Вх сигнал подается на неинвертир вход, а на инверт вход через делитель на сопр-е R1R2 поступает сигнал с выхода усил-ля. ОУ охвачен отриц ОС по напр-ию и такая ОС наз послед-ой. В ней Uвх диф образ-ся как разность Uвх и напр-я ОС. Коэф-т ОС нах-ся по аналогич ф-ле Ku=Kyu/(1+Kyuβ). Ku=R2/R1+1.В этой схеме вых сигнал синфазен вх и Кu не м.б.<1.

На основе инверт сх можно построить суммирующее устр-во. В этой сх отсутств взаимн влияние вх сигналов, т.к. инверт вход ус-ля им нулев потенциал. Uвх=-R4Uвх1/R3-R4Uвх2/R2- R4Uвх3/R2. 1/Rэ=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4.

Частным случаем неинверт усил-ля явл повторитель напр-я, т.е. усил-ль с коэф-ом усил-я Ku=1.Повторители примен для увелич-я вх сопр-я или сниж-я вых сопр-я нек-рого блока. Для усиления

переменного сигнала можно исп-ть след сх. Rэ=R2.

При одновремен подаче напряжения на оба входа получ-ся вычитающ усил-ль.

Uвых такой сх опр-ся как *

Если выполн-ся усл-е R1R4=R2R3, то усил-ль стан-ся диф-ым и будет усил-ть разность Uвх-ых, приложен ко входам. При этом на его входах будет синфазный сигнал, равный Uсф=(Uвх2R4)/(R3++R4).

Прецезионные измерит преобраз-ли часто выполн диф-ми и сх включ-я выбир такой,чтобы измен-я вых сигналов плеч взаимно вычитались. Примером измер усил-ля с диф входом с высоким Rвх и большим Кос.сф явл сх на трех ОУ с диф входом. В этой сх ОУ-ли 1 и 2 предст собой диф ус-ль, имеющ высок Rвх. Данная сх обеспеч повышен знач-е коэф ослабл-я сф в микросх. ОУ3 происх вычит-е вых сигналов ОУ 1 и 2 и тем самым уменьшая влияние на вых сигнал напр-ий смещ-ий нуля ОУ 1 и 2 и уменьше сф сигнала. .

5.Электронные усил-ли (ЭУ), имеющ малы Rвх и Rвых наз преобраз-ми ток-напр-е. Для них вх сигналом служит ток, а вых – напр-е. Его Rвх опр-ся включенным || Rвх самого ОУ и сопр-ем цепи ОС R, уменьшенного в (1+Куu). 1/Rвхптн=1/Rвх + (1+Куu)/R. Данный преобр-ль т-н плохо работает при малом Rвн источника Iвх. При малом Rвн усил-ль им большой Кu по напр-ию и соотв-но большое смещ-е нуля, к-рое усил-ся усил-лем и получ-ся на выходе Uсм*Куu, причем это знач-е может сущ-но изменяться при измен-ии Rвн у источника сигнала. Поэтому надо исп-ть след сх (сх с тремя ОУ). Сх им высокое Rвх, опред номиналом R1. Такого же порядка берется R2. В этой сх даже при нулевом сопр-ии источника вх сигнала смещ-е Uвых не превыш R2Uсм/R1 и им малое знач-е.

6. ЭУ-ли, имеющ высок Rвх и Rвых назыв преобр-ми напряжение-ток.

Iвых=-Uвх/R1

Благодаря действию ОС Uвх и падение на R1равны. Ч/з сопр-е нагрузки Zн течет тот же самый ток,что и ч/з R1. Ток Zн не зависит от самого Zн при усл-ии, что усил-ль работает в линейн режиме(не насыщ-ся). Iвых/Uвх=-1/R1

Rвх=R1,к-рое может иметь небольш знач-е.

Rвых=R1(1+Kyu)

Вых ток смещ-я инверт и неинверт усил-ля: Iсм.вых=Iсм.вх+Uсм.вх/R1. Iвых мах ограничивается напр-ем питания самого ОУ и импедансом нагрузки.

Iвых.мах=Uнас/Zн

Iвых=Uвх/R1

Iвых/Uвх=1/R1

Rвх=Rвх.сф(высокое)

Rвых=R1(1+Kyu). Iвых.мах=Uнас/(R1+Zн)

8. Активные фильтры сост из активных ОУ,работающ в линейн режиме, и пассивн (R,C) эл-ов. Ф-р Баттерворта им АЧХ вида: , ω-относ частота; n-порядок ф-ра.Его назыв ф-ром с максим-но плоской АЧХ.Однако для частот,расположен около частоты среза и в полосе задерживания, ачх этого ф-ра по скорости спада заметно уступ-ет ачх ф-ра Чебышева,инверсн ф-ра Ч и эллиптического.

Ф-р Чебышева им АЧХ,к-рая в полосе пропуск-я хар-ся пульсациями одинак амплитуды. Квадрат ачх ф-ра Ч-ва: ,ε-нек-рый постоян коэф-т,опред неравном-ть ачх ф-ра в полосе пропуск-я, Т_n-полином Ч-ва первого рода n-го порядка. Поскольку амплитуда всех этих колеб-ий одинакова, то ф-р Ч назыв ф-ром равномерн пульсаций.

Инверсный ф-р Чебышева им ачх, к-рая монотонно мен-ся в полосе пропускания и пульсир-ет в полосе заграждения. Квадрат ачх этого ф-ра: . Этот ф-р более сложен в реализации,чем предыд-ие и им более сложн передаточн ф-ию.

Ф-р Кауэра(эллиптический ф-р) им АЧХ, пульсир-ую как в полосе пропуск-я , так и в полосе загражд-я. Квадрат АЧХ: , где R_n-рациональная ф-ия.Эллиптич ф-р им наиболее крутой спа АЧХ при переходе от полосы пропуск-я к полосе загражд-я.

Ф-р Бесселя - им плохую ачх и отлич-ся от других тем, что им хорошую фазовую хар-ку. Он обесп-ет наилучшее приближ-е реальной фчх к идеальной линейной завис-ти.

25. Технологии изготовления цифровых МС.

Хар-ки вх и вых МС опр-ся схемотехникой и технологией внутр строения мс. Сейчас исп-ся 2 технол ТТЛ и ТТЛШ. Биполярн. Тр-рная логика, т е с исп. биполярных транзисторов, ТТЛШ транзисторно-транз. логика с исп-ем диода Шотки. КМОП –комплимент-полев тр-ры со стр-ой Ме-Окисл-полупров. МС КМОП потр-ют значительно меньший ток ист. пит, чем МС ТТЛ и ТТЛШ. Но это вып-ся либо в статическом режиме либо на вых рабочих частотах. В цифр.технике считают, что при подаче вх сигн лог 0 из этого вх вытекает с-л низк ур-ня, а при подаче с-ла лог 1 – выс. Для прав. логики работы МС дост-но чтобы ур-нь напряж вх с-ла лог 0 был ниже уровя с-ла лог 0, а ур. Вх. с-ла лог1 был выше напр выс уровня. Необход. учитывать что кгда к-н вход не подключ ни к 1 из вых, ни к общ. проводу, ни к ист. Пит-я это «висящий» вход и возможности мс исп не полностью. Для ТТЛ мс напр серии 155и 531 для пол-я с-ла лог1 вход необх подкл ч/з баластный рез-ор напр пит (от 500 Ом до 1кОм). На неподкл выводах ТТЛ-логики ф-ся выс потенциал напряж 1.5-1.6В, кот восприн-ся мс как лог1. Пот-ал об-ся на мс КМОП-логики на неподкл отводе м восприн-ся как с-л лог1 или лог0. Поэт. Необх неисп выв куда-нибудь подкл

Вых мс:2с имеет сост-ия лог1 и лог0, причем оба сост-ия активны и вых токи м. достигать заметных знач-й. Ок имеет 2 сост-я причем активно только сост лог0 и при нем обесп-ся больш. вых ток. Свод-ся к тому что вых отк от присоед к нему вх-в. Это сост. мб использ как с-л лог1, но для этого необх м/у вых ок и Uпит откл нагруз резистор(порядка 100 Ом). 3с – 3 сост-я лог0 лог1, пассивное, в кот. Вых сигн. счтается откл от послед. Сх. оно также наз-ся высокоимпедансные и z-сост. Для перевода мс в 3е сост исп упр-й вход, кот на мс обознач EZ.обычно 3C имеет повышен нагр спос-ть 2с и ок мб как с обычн так и повыш нагрузосп-ю. МС разл серий легко сопрягаются м/у собой, те сигн с вых одной серии МС м непосредственно подать на вх др серии МС. Искл составл только сопряжение МС серии ТТЛ и КР1554(выполн на КМОП)Если необх. соед МС ТТЛ логики с МС КМОП –логики., необход подкл. Рез-р номин.от 560 до 1кОм с вых ТТЛ

Корпуса МС Корпус с двухрядным вертик располож-ем выв, назыв - DIL. Расстояние между выв составляет 0,1 дюйма (2,54 мм). Расст м/у рядами выв-ов завис от кол-ва выв-ов

Корпус с двухрядным плоскостным распол-ем выв-ов, назыв- Flat (рис. 6, б). Расст-ие м/у выв-ми сост 0,05 дюйма (1,27 мм) или 0,025 дюйма (0,0628 мм). Номера выв-ов всех корпусов отсчит-ся, начиная с выв., помеч ключом, по направлению против часовой стрелки (если смотреть на микросхему сверху). Ключом м служить вырез на одной из сторон мс, тчк около первого выв или утолщ 1го выв.

26.Положит с-ал (сигн положит полярности) - это сигн, актив ур-ем,кот явл лог 1. Т.е. 0 - это отсутств сигн, а 1 - наличие сигнала ( а). Отриц сигн (сигн отриц полярности) – это сиг, актив у-ем котор. явл лог 0. Т.е. 1- это отсутств с-ла, а 0 - налич с-ла (б)

Актив. Ур-нь сигн. - это ур-нь, соответств наличию с-ла, т.е. выпол-ию этим с-ом соответств ему ф-ии.

Пассивн ур-нь с-ла - это ур-нь, в кот. С-ал не выполн никакой ф-ии. Инвертир-е или инверсия с-а - это изменение его полярности. Инвер вых - это вых, выдающий с-ал инверсной поляр-ти по срав-ию с вх сигналом. Прямой вых- это вых, выдающ с-ал такой же полярности, какую имеет вх с-ал.

Положит фронт (нарастание) с-ла - это переход сигнала из лог0 в 1. Отриц фронт (срез) с-ла - это переход сигнала из лог1в 0. Передн фронт с-ла - это переход сигнала из пассивн ур-ня в актив.

Задний фронт с-ла - это переход с-ла изактив уровня в пассив. Тактовый сигнал (или строб) - управл с-ал, котор определ мом выполн эл-ом или узлом его ф-ии. Шина - группа сигн, объедин по к-т принципу. Напр, шиной называют группу сигналов, соответствующих всем разрядам какого-либо двоичного кода