- •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
Заключение
Материал конспекта затронул такие функциональные устройства, как дифференциальный усилитель и компаратор напряжения. Эти устройства являются аналоговыми устройствами, которым посвящена Часть 2 дисциплины «Схемотехника».
В остальном, рассмотренные в конспекте устройства относятся к, так называемым, цифровым устройствам «жесткой» логики.
На базе этих устройств созданы цифровые микропроцессорные устройства, которые являются устройствами «мягкой» (программной) логики.
Микропроцессорные устройства изучаются в отдельной учебной дисциплине, а их применение, как и применение устройств «жесткой» логики для решения прикладных задач радиосвязи, радиолокации, радионавигации, гидроакустической поисковой техники, а также других прикладных задач, рассматривается в соответствующих учебных дисциплинах.
Таким образом, знания и навыки, полученные при изучении дискретных цифровых устройств, являются основополагающими для многих последующих дисциплин.
Материал конспекта не охватывает всего многообразия даже типовых цифровых устройств. Однако он содержит сведения об основных принципах их построения, достаточный для самостоятельного изучения цифровых устройств по справочникам и другим техническим описаниям.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие……………………………………………………………………….2
Использованные текстовые обозначения и сокращения……………………….4
Маркировка на условных графических обозначениях…………………………5
Маркировка отечественных микросхем…………………………………………6
ЛЕКЦИЯ 1
Введение…………………………………………………………………………...7
Раздел 1. Основы цифровой электроники
1.1. Арифметические и логические основы цифровой электроники
Тема 1. Дискретные бинарные сигналы и двоичные цифровые коды………10
ЛЕКЦИЯ 2
Тема 2. Арифметика числовых двоичных и двоично-десятичных кодов……15
ЛЕКЦИЯ 3
Тема 3. Логические операции над двоичными кодами………………………16
Тема 4. Микросхемы для логических операций………………….....................19
ЛЕКЦИЯ 3
Тема 5. Алгебра логики для анализа и синтеза цифровых логических устройств……………………………………………………………..21
Раздел 2. Типовые функциональные узлы логических устройств цифовой электроники
2.1. Комбинационные цифровые устройства
ЛЕКЦИЯ 4
Тема 6. Дешифраторы…………………………………………………………...30
Тема 7. Шифраторы……………………………………………………………...34
ЛЕКЦИЯ 5
Тема 8. Универсальный преобразователь двоичных кодов. Логическая программируемая матрица (ЛПМ) …………………………………..38
Тема 9. Двоичные сумматоры…………………………………………………..41
ЛЕКЦИЯ 6
Тема 10. Компараторы числовых двоичных кодов……………………………44
Тема 11. Арифметико-логические устройства…………………………...........44
Тема 12. Мультиплексоры………………………………………………………45
Тема 13. Демультиплексоры……………………………………………………48
Тема 14. Мультиплексированние и демультиплексирование линий цифровой связи…………………………………………………………….............50
2.2. Последовательностные цифровые устройства
ЛЕКЦИЯ 7
Тема 15. Классификация и обозначения триггеров……………………………53
Тема 16.Триггеры с потенциальным управлением……………………………56
ЛЕКЦИЯ 8
Тема 17. Триггеры динамического управления………………………………60
Тема 18. Регистры для записи и хранения двоичных кодов…………………63
ЛЕКЦИЯ 9
Тема 19. Счетчики импульсов с последовательным переносом……………...68
ЛЕКЦИЯ 10
Тема 20. Счетчики импульсов с параллельным и сквозным переносом……..75
Тема 21. Счетчики-делители импульсов с произвольным коэффициентом пересчета…………………………………………...…………………..78
Тема 22. Дробные делители (умножители) частоты импульсов……………...81
ЛЕКЦИЯ 11.
Тема 23. Микросхемы счетчиков импульсов…………………………………..82
Тема 24. Цифровые автоматы…………………………………………………..85
Раздел.3. Элементная база цифровой электроники
3.1. Схемотехника базовых логических элементов
ЛЕКЦИЯ 12
Тема 25. Базовые логические элементы (БЛЭ), их характеристики и параметры……………………………………………………………………….90
ЛЕКЦИЯ 13
Тема 26. БЛЭ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)…………………...97
Лекция 14
Тема 27. БЛЭ на транзисторах и диодах Шотки (ТТЛШ и ДТЛШ)………...102
Тема 28. БЛЭ эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ)…………………………..104
Тема 29. Логические элементы интегрально-инжекционной технологии (И2Л)…………………………………………………………………..106
ЛЕКЦИЯ 15
Тема 30. БЛЭ на полевых транзисторах………………………………………108
Тема 31. Сравнительные статические и динамические параметры БЛЭ различных технологий…………………………………………………..112