- •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.
4.3.2.Основні схеми ацп. Компаратор.
Компаратор, який використовується у АЦП, призначений для порівняння двох напруг та визначення яка з них більша.
Компаратор будується на операційному підсилювачі ОП, який має: двополярне джерело живлення; два аналогових входи на які подаються напруги UA i UB; подільник напруги на резисторах R; стабілітрон VD1 та один вихід, з якого знімається двійковий сигнал UВИХ.(Мал. 4.77). Принцип дії компаратора полягає в наступному. При UA > UB на вході операційного підсилювача домінує негативний сигнал і вихідний сигнал UВИХ операційного підсилювача встановлюється на рівні лог.1. При UA < UB на вході операційного підсилювача домінує позитивний сигнал і вихідний сигнал UВИХ операційного підсилювача встановлюється на рівні лог.0. Стабілітрон VD1 обмежує рівень вихідної напруги на рівні 3,5 – 4В, що забезпечує краще сполучення зі схемами на елементах ТТЛ та ТТЛШ. За відсутності стабілітрона вихідна напруга сягала би близько 9В.
Ацп послідовної лічби.
Метод послідовної лічби із застосуванням АЦП заснований на урівноваженні вхідної напруги сумою еталонів, які підраховуються лічильником. Момент урівноваження визначається аналоговим компаратором.
Схема АЦП послідовної лічби показана на Мал. 4.78. Схема АЦП складається:
- компаратор для порівняння напруг UВХ та UЦАП ;
- RS –тригер, що виконує функції перемикача за сигналами “Пуск” “Стоп”;
- генератор тактових імпульсів G;
- двійковий лічильник СТ2;
- ЦАП для перетворення поточного двійкового коду Хn Хn-1… Х2 Х1 у аналоговий сигнал зворотного зв’язку UЦАП.
При надходженні сигналу “Пуск” лічильник СТ2 встановлюється у нульовий стан. Одночасно спрацьовує RS –тригер та через елемент «І» підключає генератор G до лічильника СТ2, який починає підрахунок імпульсів. Наростаючий поточний цифровий код Хn Хn-1… Х2 Х1 з виходу лічильника СТ2 перетворюється, за допомогою ЦАП, в напругу зворотного зв’язку UЦАП. Компаратор порівнює напруги UВХ та UЦАП. В момент рівності напруг UВХ = UЦАП компаратор виробляє сигнал “Стоп” (лог. 1.). RS –тригер припиняє роботу схеми. На виході лічильника СТ2 фіксується цифровий двійковий еквівалент вхідної напруги UВХ.
На часовій діаграмі (Мал. 4.79) зображені імпульси генератора G, імпульс пуску, кількість імпульсів, що встиг підрахувати лічильник СТ2 та ступінчатий зріст напруги ЦАП до моменту коли UВХ = UЦАП. Таким чином, аналоговий сигнал перетворюється у цифровий код послідовним підрахунком імпульсів генератора.
Ацп паралельної дії.
Принцип роботи АЦП паралельної дії заснований на одночасному порівнянні вхідного сигналу UВХ з 2 - 1 еталонами напруг, де n – розрядність вхідного коду. Схема АЦП паралельної дії показана на Мал. 4.80. Схема містить: подільник напруг на резисторах R1 – Rn, компаратори за кількістю вхідних напруг UОП1 – UОПN, регістр RG та шифратор СD. Спочатку на регістр RG надходить сигнал Уст «0». За цим сигналом регістр установлюється у нульовий стан. Вхідний сигнал UВХ одночасно надходить на всі входи компараторів і зрівнюється з еталонними напругами UОП1 – UОПN. Спрацьовують лише ті компаратори, в яких UВХ > UОПі . Результат порівняння запам’ятовується у регістрі RG і шифрується шифратором СD у двійковий код.
АЦП паралельної дії є найбільш швидкодіючими, оскільки перетворення відбувається за одну операцію порівняння. До недоліків АЦП паралельної дії відноситься велика кількість опорних напруг і велика кількість компараторів.