
- •Часть 1: схемотехника дискретных цифровых устройств
- •160905 (201300) - «Техническая эксплуатация транспортного
- •Дополнительная
- •Введение
- •Раздел 1. Основы цифровой электроники
- •1.1. Арифметические и логические основы цифровой электроники
- •Тема 1. Дискретные бинарные сигналы и двоичные цифровые коды
- •1.1. Цифровая электроника.
- •1.2. Цифровой двоичный (бинарный) сигнал и двоичные коды.
- •1.3. Запись положительных чисел в виде двоичных кодов.
- •1.4. Двоичные коды чисел со знаком.
- •1.5. Восьмиричная и шестнадцатиричная кодировка чисел и перекодировка двоичных кодов.
- •Тема 2. Арифметика числовых двоичных и двоично-десятичных кодов
- •2.1. Арифметические операции над двоичными числовыми кодами.
- •Тема 3. Логические операции над двоичными кодами
- •3.1. Простейшие логические операции.
- •3.2. Базисы цифровых логических устройств. Комбинированные логические элементы.
- •Тема 4. Микросхемы логических операций
- •1.2. Анализ и синтез цифровых логических устройств
- •Тема 5. Алгебра логики для анализа и синтеза
- •5.1. Алгебра логики, ее законы и постулаты в виде тождеств.
- •5.2. Анализ цифровых комбинационных устройств азбукой логики.
- •5.3. Цели и этапы синтеза цифрового комбинационного устройства.
- •5.4. Составление уравнения состояний выхода по таблице истинности.
- •5.5. Минимизация уравнения состояний выхода с помощью карт Карно.
- •5.6. Пример синтеза цифрового логического устройства.
- •5.7. Пример синтеза с минимизацией картами Карно.
- •Раздел 2. Типовые функциональные узлы логических устройств цифовой электроники
- •2.1. Комбинационные цифровые устройства
- •Тема 6. Дешифраторы
- •6.1. Определение и классификация дешифраторов.
- •6.2. Принципы построения дешифратора двоичных кодов.
- •6.3. Примеры микросхемного исполнения дешифраторов и наращивания их разрядности.
- •Тема 7. Шифраторы
- •7.1. Определение и классификация шифраторов.
- •7.2. Принципы построения шифратора в двоичный код.
- •7.3. Примеры микросхемного исполнения шифраторов и наращивания их разрядности.
- •7.4. Использование пары шифратор-дешифратор в линиях связи.
- •Тема 8. Универсальный преобразователь двоичных кодов. Логическая программируемая матрица (лпм)
- •8.1.Принцип универсального преобразования кодов.
- •8.2. Принципы построения двухступенчатых схем преобразователей двоичных кодов.
- •8.3. Логические программируемые матрицы (лпм).
- •8..4. Пример микросхемного многоэтапного преобразования кодов и наращивания разрядности преобразования.
- •Тема 9. Двоичные сумматоры
- •9.1. Одноразрядные и многоразрядные последовательные сумматоры.
- •9.2. Принципы построения полного одноразрядного двоичного сумматора
- •Тема 10. Компараторы числовых двоичных кодов
- •10.1. Принцип сравнения многоразрядных числовых двоичных кодов.
- •10.2. Принципы построения компараторов двоичных числовых кодов.
- •Тема 11. Арифметико-логические устройства
- •Тема 12 мультиплексоры
- •12.1. Определение и классификация мультиплексоров.
- •12.2. Принципы построения мультиплексора.
- •12.3. Микросхемное исполнение мультиплексоров и наращивание их разрядности.
- •12.4. Использование мультиплексора для реализации логической переключательной функции.
- •Тема 13. Демультиплексоры
- •13.1. Определение и классификация демультиплексоров.
- •13.2. Принципы построения демультиплексора.
- •13.3. Микросхемное исполнение демультиплексоров и наращивание их разрядности.
- •Тема 14. Мультиплексированние и демультиплексирование линий цифровой связи
- •14.1. Цель и принцип мультиплексирования линии передачи цифровых данных.
- •14.2. Способы минимизации количества линий связи при мультиплексированной передаче цифровых данных.
- •2.2. Последовательностные цифровые устройства
- •Тема 15. Классификация и обозначения триггеров
- •Тема 16. Триггеры с потенциальным управлением
- •Тема 17. Триггеры с динамическим управлением
- •17.1. Двухтактные триггеры с динамическим управлением.
- •17.2. Однотактный d-триггер Веба.
- •17.3. Примеры микросхемного исполнения триггеров.
- •Тема 18. Регистры для записи и хранения двоичных кодов
- •18.1. Определение и классификация регистров.
- •18.2. Параллельная потенциальная запись кода в регистр.
- •18.3. Динамическая параллельная запись кода в регистр.
- •18.4. Сдвиговой регистр с параллельным или последовательным считыванием кодов и с динамическим входом управления записью.
- •18.5. Реверсивный сдвиговой регистр.
- •18.5. Примеры микросхемного исполнения регистров.
- •Тема 19. Счетчики импульсов с последовательным переносом
- •19.1. Определение и классификация счетчиков импульсов.
- •19.2. Счетчик Джонсона на базе сдвигового регистра.
- •19.3. Асинхронные счетчики импульсов с весовым кодом показаний и последовательным переносом.
- •19.3.1. Суммирующий счетчик.
- •19.3.2. Вычитающий счетчик.
- •19.4. Быстродействие счетчиков с последовательным переносом.
- •Тема 20. Счетчики импульсов с параллельным и сквозным переносом
- •20.1. Определение и особенности счетчиков импульсов с параллельным и сквозным переносом.
- •20.2. Суммирующие счетчики импульсов с параллельным переносом.
- •20.3. Суммирующие счетчики со сквозным переносом.
- •20.4 Вычитающие счетчики с параллельным или сквозным переносом.
- •Тема 21. Счетчики-делители частоты импульсов с произвольным коэффициентом пересчета
- •21.1. Определение и классификация счетчиков-делителей частоты импульсов с произвольным коэффициентом пересчета.
- •21.2. Счетчики импульсов с ограничением предела счета «сверху» с помощью дешифратора показаний счетчика.
- •21.3. Счетчики-делители частоты импульсов с ограничением предела счета «снизу» дешифратором нулевого состояния триггеров.
- •Тема 23. Цифровые автоматы
- •23.1. Понятие о цифровом автомате, его логической схеме и графе его состояний.
- •23.2.Методика анализа и синтеза цифрового автомата.
- •23.3. Пример реализации цифрового автомата в виде декадного счетчика-делителя с нулевым исходным показанием.
- •Тема 24. Микросхемы счетчиков импульсов
- •24.1. Каскадирование микросхем счетчиков.
- •24.2. Микросхемы счетчиков импульсов и счетчиков-делителей частоты импульсов.
- •24.3.Способы управления коэффициентом деления микросхемных счетчиков и счетчиков-делителей.
- •Раздел 3. Элементная база цифровой электроники
- •Тема 25. Базовые логические элементы (блэ), их характеристики и параметры
- •25.1. Понятие базового логического элемента.
- •25.2. Статическая характеристики и статические параметры блэ.
- •25.3. Динамические характеристики и параметры блэ.
- •25.4. Релейные, диодные и непосредственно связанные транзисторные логические элементы (нстл).
- •25.5. Диодно-транзисторные блэ, их статические и динамические параметры.
- •Тема 26.Блэ транзисторно-транзисторной логики (ттл)
- •26.1. Блэ ттл с логикой и-не.
- •26.2. Блэ ттл с логикой и-или-не.
- •26.3. Статические и динамические параметры блэ ттл.
- •26.4. Модификации инверторов блэ ттл.
- •Тема 27. Блэ на транзисторах и диодах шотки (ттлш и дтлш)
- •27.1. Транзисторы Шотки.
- •27.2. Энергосберегающие и быстродействующие блэ ттлш и дтлш.
- •Тема 28. Блэ эмиттерно-связанной логики (эсл)
- •28.1. Электронный ключ с переключением тока.
- •Тема 29. Логические элементы интегрально-инжекционной технологии (и2л)
- •Тема 30. Блэ на полевых транзисторах
- •30.1. Электронные ключи на полевых транзисторах.
- •30.2. Блэ на моп-транзисторах.
- •Тема 31. Сравнительные статические и динамические параметры блэ различных технологий.
- •3.2. Схемотехника устройств адресного хранения цифровых кодов
- •Тема 32. Структура и параметры устройств адресного хранения цифровых кодов
- •32.1. Классификация устройств памяти.
- •32.2. Комплексирование микросхем в устройствах адресного хранения цифровых кодов.
- •32.3. Структура микросхем адресуемой памяти большого объема.
- •Тема 33. Ячейки памяти
- •33.1. Принципы построения ячеек памяти пзу.
- •33.2. Принципы построения ячеек памяти ппзу.
- •33.3. Принципы построения ячеек памяти озу.
- •Раздел 4. Формирователи, генераторы и преобразователи сигналов цифровых уровней
- •4.1. Формирователи и генераторы импульсов
- •Тема 34. Формирователи цифровых сигналов
- •34.2. Формирователи стробов.
- •Тема 35. Генераторы импульсных цифровых сигналов
- •35.1. Определения и классификация.
- •35.2. Ждущие генераторы импульсов (одновибраторы).
- •35.3. Автогенераторы импульсов (мультивибраторы).
- •35.4. Микросхемы генераторов импульсов.
- •Тема 36. Универсальный микросхемный интервальный таймер
- •4.2. Сопряжение цифровых устройств с периферий-ными устройствами
- •Тема 37. Решения проблем сопряжения цифровых устройств с периферийными устройствами
- •37.1. Периферия цифровых устройств.
- •37.2. Сопряжение цифровых устройств с позиционными и нажимными датчиками.
- •37.3. Сопряжение цифровых устройств с знакосинтезирующими индикаторами.
- •37.4 Сопряжение цифровых устройств с мощными релейными исполнительными устройствами. Дистанционное управление цифровыми устройствами.
- •Тема 38. Проблемы и принципы сопряжения цифровых устройств с аналоговой периферией
- •Тема 39. Цифро-аналоговые преобразователи (цап)
- •39.1. Принципы построения цап.
- •39.2. Цап с весовыми резисторами.
- •39.3. Цап на основе матрицы r-2r.
- •39.4. Микросхемное исполнение цап.
- •Тема 40. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •40.1. Ацп последовательного счета с цап.
- •40.2. Ацп последовательного счета с двойным интегрированием.
- •40.3. Ацп поразрядного уравновешивания (поразрядного кодирования).
- •40.4. Ацп параллельного сравнения.
- •40.4. Микросхемное исполнение ацп.
- •Заключение
- •1.1. Арифметические и логические основы цифровой электроники
- •2.1. Комбинационные цифровые устройства
- •2.2. Последовательностные цифровые устройства
- •3.2. Схемотехника устройств адресного хранения цифровых кодов
- •4.1. Формирователи и генераторы импульсов
- •4.2. Сопряжение цифровых устройств с периферийными устройствами
12.2. Принципы построения мультиплексора.
Адресующее устройство мультиплексора представляет собой дешифратор с прямыми выходами, на который подаются коды адреса, соответствующие двоичному числовому коду номера мультиплексируемого входа данных.
Для мультиплексирования цифровых данных коммутирующее устройство мультиплексора представляет собой логические схемы «И», выходы которых объединены логической схемой «ИЛИ».
Количество логических схем «И» должно соответствовать количеству выходов дешифратора и мультиплексируемых каналов данных.
На Рис.22 изображена структура функциональных частей мультиплексора на 8 входов цифровых данных.
Рис.22
На Рис.22 сигналы на входах и выходах логических схем, а также дешифратора соответствуют прямому мультиплексированию 5–го канала данных D5, передающего код «1011» и заданного двоичным числовым кодом адреса «101» десятичного номера «5» на входах A2, A1 и A0.
На все логические схемы «И», кроме одной, с выходов дешифратора подаются сигналы «0» и потому на выходах этих схем также сигналы «0». И только на вход одной из логических схем «И», связанной с 5-м каналом подачи цифровых данных, с дешифратора подан сигнал «1». При наличии этого сигнала на одном из входов логической схемы «И» сигнал на ее выходе, а, следовательно, и на выходе последующей логической схемы «ИЛИ», повторяет сигналы второго входа логической схемы «И».
12.3. Микросхемное исполнение мультиплексоров и наращивание их разрядности.
На Рис.23 показан принцип получения мультиплексора до 36 информационных входов на основе пяти микросхем К155КП5 восьмиразрядных мультиплексоров с инверсными выходами.
Рис.23
Максимальное количество информационных входов у составного мультиплексора, использующего девять таких микросхем, может составлять 64.
12.4. Использование мультиплексора для реализации логической переключательной функции.
Мультиплексор может использоваться в качестве универсального логического преобразователя, реализующего на своем выходе логическую переключательную функцию нормальной дизъюнктивной формы, в которой аргументами являются сигналы, подаваемые на адресные входы мультиплексора.
На информационные входы, подключаемые к выходу мультиплексора при комбинациях сигналов-аргументов, участвующих в переключательной функции, постоянно подаются сигналы логической «1», а на остальные информационные входы – сигналы логического «0».
Например, для реализации выхода с уравнением состояний нужно у мультиплексора с двумя адресными входами X1 и X2 подать «1» на информационные входы D1 и D2, а «0» - на D0 и D3.
Тема 13. Демультиплексоры
13.1. Определение и классификация демультиплексоров.
Демультиплексор является комбинационным цифровым устройством, логика которого противоположна логике работы мультиплексора. Это устройство имеет один информационный вход (вход приема данных) и группу входов адресации, на которые поступает в виде двоичного числового кода адрес (номер) выхода, на который передается поток данных с единственного информационного входа демультиплексора.
Изменяя у демультиплексора входной код адресации, можно направлять прямой или инверсный входящий информационный поток данных на различные выходы демультиплексора. Поэтому демультиплексор называют также распределителем по нескольким потребителям фрагментов общего потока входных информационных цифровых сигналов Такой процесс разделения сигналов линии приема данных называется адресным демультиплексированием общего (мультиплексированного) потока данных, поступивших в одну линию связи от нескольких источников для передачи своим потребителям.