- •Методична розробка (конспект лекцій)
- •1.1. Інформаційні основи цифрової схемотехніки та інформаційні міри.
- •Інформатика, інформація, сигнали та їхнє представлення.
- •Інформаційні міри.
- •1.2.Системи числення і кодування чисел.
- •1.2.1. Принципи побудови систем числення.
- •1.2.2. Переведення чисел з однієї системи числення в іншу.
- •1.2.3. Спеціальні системи числення.
- •1.2.4. Кодування від’ємних чисел.
- •1.3.Арифметичні операції з числами.
- •1.3.2. Арифметичні операції множення та ділення.
- •1.4. Логічні основи цифрової схемотехніки.
- •1.4.1. Булева алгебра.
- •1.4.2. Основні булеві (перемикальні) функції.
- •1.4.3. Закони, властивості й тотожності.
- •1.4.4. Аналітичне представлення булевих функцій.
- •1.4.5. Мінімізація булевих функцій.
- •Правила мінімізації
- •1.5. Основні характеристики цифрових мікросхем.
- •1.5.1. Поняття елементів, вузлів і пристроїв.
- •1.5.2. Характеристики логічних елементів.
- •1.5.3. Маркування логічних елементів.
- •2.1. Діодні і діодно-транзисторні логічні елементи.
- •2.1.1. Загальні відомості.
- •2.1.2. Діодні логічні елементи. Діодний елемент чи.
- •Діодний елемент і
- •2.1.3. Діодно – транзисторні логічні елементи (дтл). Діодно - транзисторний елемент не.
- •Діодно – транзисторний елемент не – чи.
- •2.2. Транзисторні логічні елементи.
- •2.2.1. Транзисторна логіка (тл).
- •2.2.2. Інтегральна інжекційна логіка ( л). Елемент не – чи.
- •2.2.3. Транзисторно – транзисторні логічні елементи (ттл).
- •Елемент не – і з простим інвертором.
- •2.2.4. Принцип роботи транзисторів Шотки.
- •2.2.5. Логічні елементи емітерно – зв’язкової логіки (езл).
- •2.2.6. Логічні елементи на мон – та мен – транзисторах.
- •2.3. Імпульсна і потенціально – імпульсна системи елементів.
- •2.3.1. Імпульсна система елементів.
- •2.3.2. Потенціально – імпульсна система елементів.
- •2.4. Магнітна схемотехніка.
- •2.4.1.Магнітні схеми на кільцевих осердях.
- •2.4.2. Магнітні елементи із складним магнітопроводом.
- •2.4.3.Поняття про кріоелектронні магнітні елементи.
- •2.5. Тригери.
- •2.5.1. Загальні відомості.
- •2.5.2. Асинхронні та синхронні rs- тригери. Асинхронні rs- тригери.
- •Синхронні rs- тригери.
- •Двоступеневі rs- тригери.
- •3. Накопичувальні і комбінаційні вузли цифрової
- •3.1.Регістри.
- •3.1.1.Загальна характеристика регістрів.
- •3.1.2.Однофазний і парафазний спосіб записування інформації.
- •3.1.3.Мікрооперації в регістрах. Логічні мікрооперації.
- •Мікрооперації зсуву.
- •3.2. Лічильники.
- •3.2.1.Загальна характеристика лічильників.
- •3.2.2. Двійкові лічильники.
- •3.2.3.Двійково – десяткові лічильники.
- •3.3. Дешифратори і шифратори.
- •3.3.2.Основи побудови дешифраторів. Лінійні дешифратори на два входи і чотири виходи.
- •Пірамідальні дешифратори.
- •Прямокутні дешифратори.
- •3.3.3. Загальні відомості про шифратори.
- •3.3.4. Каскадування шифраторів.
- •3.4. Мультиплексори і демультиплексори.
- •Мультиплексори. Загальна характеристика мультиплексорів.
- •Каскадування мультиплексорів.
- •Мультиплексування шин.
- •3.4.2. Демультиплексори. Загальна характеристика демультиплексорів.
- •Каскадування демультиплексорів.
- •Демультиплексування шин.
- •3.5. Схеми порівняння і контролю.
- •3.5.1.Схеми порівняння. Загальні відомості.
- •Схеми порівняння слів з константою.
- •Схеми порівняння двійкових слів а і в.
- •3.5.2. Схеми контролю парності.
- •3.6. Перетворювачі кодів.
- •Перетворювач прямого коду в обернений.
- •Перетворювач двійково-десяткових чисел в код семисегментного індикатора.
- •3.7. Двійкові суматори.
- •3.7.1. Загальна характеристика суматорів.
- •3.7.2.Однрозрядні суматори.
- •3.7.3.Багаторозрядні суматори.
- •4. Цифро – аналогові та аналого – цифрові перетворювачі.
- •4.1. Елементи цап і ацп.
- •4.1.1. Загальні відомості про перетворювачі інформації.
- •4.2.2. Основні елементи цап і ацп. Електронні ключі.
- •Генератор прямокутних імпульсів.
- •Генератор пилоподібної напруги.
- •4.2 Цифро – аналогові перетворювачі.
- •4.2.1.Загальна характеристика цап.
- •4.2.2.Основні схеми цап.
- •4.2.3.Основні параметри і характеристики цап.
- •4.3. Аналого – цифрові перетворювачі інформації.
- •4.3.1. Загальна характеристика ацп.
- •4.3.2.Основні схеми ацп. Компаратор.
- •Ацп послідовної лічби.
- •Ацп паралельної дії.
- •Ацп «Напруга – код».
- •Ацп «Частота - код».
- •4.3.3. Основні параметри і характеристики ацп.
Діодний елемент і
Схема логічного елемента І на два входи, таблиця істинності, часові діаграми та умовні позначення елемента показані на Мал.2.2. З таблиці істинності одержують вираз для вихідної функції F = X1 X2 (кон’юнкція). Даний елемент має джерело живлення з рівнем напруги + UСС. При відсутності вхідних сигналів X1, X2 (лог.0) або хоча б одного сигналу діоди VD1 та VD2 (або один з них) відкриті і електричний струм від + UСС через діоди протікає на масу минаючі резистор RH. Вихідний сигнал F дорівнює 0 (лог.0). При одночасному надходженні вхідних сигналів X1, X2 (лог.1) обидва діоди VD1 та VD2 закриваються і струм від + UСС протікає через резистори R та RH. На резисторі RH з’являється вихідна напруга високого рівня (лог. 1). Сполучення вхідних X1, X2 та вихідного F сигналів відображено на часовій діаграмі. Паразитна ємність, як і в попередньому випадку, змінює форму вихідного сигналу F за видом і часом.
2.1.3. Діодно – транзисторні логічні елементи (дтл). Діодно - транзисторний елемент не.
Схема логічного елемента НЕ на один вхід, таблиця істинності, часові діаграми та умовні позначення елемента показані на Мал.2.3. Схема елемента НЕ включає:
VT1 – кремнієвий транзистор n- p-n типу;
RБ - обмежувальний резистор в колі бази;
RК - обмежувальний резистор в колі колектора;
+ UCC – джерело живлення.
Таку схему включення транзистора іноді називають транзисторним ключем.
Транзистор VT1 може знаходитися в трьох основних режимах:
відсікання колекторного струму (закритий стан, опір транзистора великий);
насичений (повністю відкритий стан, опір транзистора мінімальний);
активної роботи (частково відкритий стан або стан посилення сигналу, опір транзистора змінюється в залежності від вхідного сигналу).
У цифровій схемотехніці використовуються два перші режими. Логіка роботи елемента НЕ реалізує булеву функцію F = (інверсія або заперечення).
При відсутності вхідного сигналу Х транзистор VT1 закритий, струм колектора дорівнює нулю. На виході F діє напруга високого рівня яка дорівнює + UСС (лог.1).
При наявності вхідного сигналу Х транзистор VT1 повністю відкривається, струм колектора досягає максимальної величини (транзистор насичується) і на виході F сигнал зменшується майже до нуля (0,8В), що відповідає лог. 0. Сполучення вхідного X та вихідного F сигналів відображено на часовій діаграмі.
У режимі насичення в базі транзистора накопичується надлишковий заряд. Тому при подачі низького рівня вхідного сигналу Х транзистор VT1 закривається не відразу, а через деякий час, що зображено на часовій діаграмі. Таким чином, насичення транзистора VT1 викликає затримку вимикання інвертора і є суттєвим недоліком.
Для зменшення тривалості перехідних процесів у коло бази VT1 вмикають діоди VD1 та VD2 і прискорюючу ємність СБ (позначено пунктиром на схемі). Діоди VD1 та VD2 називаються зміщувальними, оскільки вони зміщують граничний рівень вхідної напруги у більший бік на значення 0,8В (на кожному діоді падає напруга по 0,4В). Ємність СБ називається прискорюючою (форсуючою), оскільки вона сприяє прискореному відкриттю транзистора та швидкому розсмоктуванню надлишкових зарядів у базі транзистора при його закритті. Таким чином, включення VD1, VD2 та СБ у коло бази VT1 підвищує швидкодію елемента.