- •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.
4. Цифро – аналогові та аналого – цифрові перетворювачі.
4.1. Елементи цап і ацп.
4.1.1. Загальні відомості про перетворювачі інформації.
Сучасні системи автоматичного керування об’єктами і процесами будують з використанням пристроїв в яких носіями інформації є різні за фізичною природою і властивостями сигнали. При використанні в таких системах цифрових автоматів виникає необхідність перетворення безперервних сигналів у двійковий код й навпаки.
У загальному вигляді структуру системи керування об’єктом можна представити наступним чином (Мал. 4.67).
Цифрова обчислювальна машина ЦОМ обчислює та передає у зовнішні пристрої інформацію про потрібні параметри руху об’єкта керування ОК. Інформація від цифрової обчислювальної машини через розподільчі пристрої РП передається на декодуючи пристрої ДП, а з них, через аналогові перетворювачі АП, на об’єкт керування ОК.
Інформація про фактичний стан об’єкта керування (температура, тиск, переміщення, вологість і т. ін.) через аналогові датчики Д та аналогові перетворювачі АП подається на ключі К комутатора датчиків. Роботою ключів датчиків керує цифрова обчислювальна машина через регістр RG і дешифратор DC. Аналогові сигнали з ключів, за певною програмою, поступають на аналого – цифровий перетворювач АЦП і перетворюються у цифрові сигнали. Цифрові сигнали поступають у цифрову обчислювальну машину де обробляються. Цифрова обчислювальна машина виробляє нові сигнали керування об’єктом.
Таким чином, у системі автоматичного керування сигнали не менше двох разів перетворюються з цифрової форми в аналогову й навпаки. Для проведення таких перетворень використовуються спеціальні елементи.
4.2.2. Основні елементи цап і ацп. Електронні ключі.
Електронні ключі (електронні перемикачі) призначені для точної передачі форми напруги або струму. Аналогові перемикачі будуються на біполярних транзисторах. В них роль комутуючої ділянки виконує перехід транзистора колектор – емітер, а база є керуючим електродом. Схема простого електронного ключа на одному біполярному транзисторі наведена на Мал. 4.68.
Вхідна напруга UВХ подається через резистор RБ на перехід база – емітер, а вихідна напруга UВИХ знімається з резистора навантаження RН. Резистор RК обмежує силу струму , що протікає через транзистор. Електронний ключ може працювати в двох основних режимах: режим ключа і режим підсилювання.
В режимі ключа транзистор (основний режим) транзистор VT1 або повністю відкритий або повністю закритий. При надходженні високого рівня вхідного сигналу UВХ транзистор повністю відкривається (транзистор насичений) і опір переходу колектор – емітер маже дорівнює нулю. По резистору RН протікає максимальний струм і вихідний сигнал досягає максимального значення.
UВИХ =UСС RН / RК + Rн.
При відсутності вхідного сигналу транзистор VT1 закритий, опір переходу колектор – емітер максимальний і струм через транзистор не протікає. Вихідний сигнал дорівнює нулю.
В режимі підсилення електронний ключ здатний підсилювати слабкі сигнали. Підсилення слабких сигналів відбувається за рахунок використання енергії
джерела живлення. Принцип підсилення сигналу графічно зображений на Мал. 4.69. На вихідній характеристиці транзистора, ввімкненого за схемою з загальним емітером, вибирається робочий режим (похила А В) так, щоб транзистор працював на лінійній ділянці. При подачі вхідного сигналу UВХ синусоїдальної форми між базою – емітером транзистор буде відкриватись і закриватись. Струм колектора буде збільшуватись і зменшуватись в такт вхідного сигналу. Вихідна напруга UВИХ буде змінюватись також за синусоїдальною формою, але буде мати більшу амплітуду коливань, оскільки вона формується напругою джерела живлення UСС.
Простий електронний ключ здатен сприймати тільки однополярні вхідні сигнали, що змінюються від 0 до + U або від 0 до – U.
Для обробки різнополярних вхідних сигналів використовують електронний ключ, побудований на двох транзисторах різної провідності (Мал4.70). Транзистори різної провідності з'єднані послідовно. Вхідний сигнал UВХ , який може бути різної полярності, подається одночасно на бази транзисторів VT1, VT2 через резистори RБ1, RБ2. Вихідний сигнал знімається з резистора навантаження Rн. Електронний ключ має два джерела живлення + UСС1 та - UСС2 (або кажуть двополярне живлення). Це необхідно для формування полярності вихідного сигналу. При надходженні позитивного вхідного сигналу +/- UВХ транзистор VT1 відкривається, а транзистор VT2 закритий. Вихідна напруга UВИХ буде позитивною, оскільки до резистора Rн підключається джерело живлення + UСС1. При надходженні негативного вхідного сигналу - / + UВХ транзистор VT1 буде закритий, а транзистор VT2 відкриється і підключає до резистора Rн джерело живлення - UСС2. Вихідна напруга UВИХ буде негативною. Таким чином, даний електронний ключ здатен розпізнавати полярність вхідних сигналів.