26. Поясніть, чому тригер називають елементом електронної пам’яті.

Тригер має здатність фіксувати та «запам’ятовувати» факт надходження на один з його входів (наприклад, на S - вхід) запускаючого імпульсу. Короткочасний, тривалістю лише у частки мікросекунди, пусковий імпульс здатний призвести до того, що режим тригера зміниться, і в такому «перекинутому» режимі тригер буде перебувати як завгодно довгий час, аж поки новий пусковий імпульс, поданий на протилежний вхід, не поверне тригер до його попереднього стану.

Ця властивість тригера, що має назву «електронної пам’яті», широко використовується в радіоелектроніці для фіксування та зберігання цифрової інформації, котра, як відомо, передається у вигляді коротких прямокутних імпульсів. Тригер, що є елементарною коміркою в складних системах електронної пам’яті мікропроцесорів та ЕОМ, фіксує факт надходження такого окремого імпульсу, зберігає інформацію про це та може видавати її при відповідному запиті.

27. Чому тригер Шмідта називають бістабільним?

В межах тригер Шмідта може знаходитися у бістабільному стані ( тобто перебувати в одному з двох стійких станів, коли перший транзистор відкритий, а другий закритий, і навпаки.). Його амплітудна характеристика утворює гістерезисну петлю, в межах якої режим тригера залежить від «попередньої історії», тобто від того, звідки ми в цей режим прийшли - чи то від високих, чи то від низьких значень .

28. З якою метою застосовують тригери Шмідта?

Тригер Шмідта можна використовувати для перетворення імпульсів з некрутими, довгими фронтами у імпульси з різкими фронтами. Так, наприклад, на рис.6.8 зображено, як можна перетворити синусоїду на прямокутні імпульси.

На практиці часто використовують тригер Шмідта з емітерним зв’язком (рис.6.9). В цьому тригері зв’язок між транзисторами здійснюється через спільний емітерний опір . У цієї схеми на амплітудній характеристиці також існує гістерезисна петля, яка, однак, цілком лежить у межах позитивних значень . (рис.6.10). Тригер Шмідта з емітерним зв’язком може бути використаний, наприклад, для амплітудної дискримінації вхідних імпульсів: він буде видавати на виході відповідь лише на імпульси більші від і зовсім не буде реагувати на імпульси менші за цю величину.

Змістовий модуль IV

1. В чому полягають принципи аналогового та цифрового подання інформації?

При графічному зображенні довільного процесу у вигляді графіка функції A(t) відрізки абсцис та ординат повинні бути пропорційними відповідно часу t та значенню величини A(t), як це показано на рис. 6.1. Такий спосіб подання інформації називають аналоговим, оскільки замість носія інформації тут фігурує пропорційна до нього величина, яка змінюється за тим же законом, що і носій.

За аналог до носія інформації зазвичай обирають такі фізичні величини, які здатні забезпечити передачу інформації на значні відстані (як правило, це електричний струм, електромагнітні хвилі, світло), або зручні для наочного відображення вимірюваної величини (кут відхилення стрілки, відрізки на графіках тощо).

Інформацію, яка міститься на графіку, також можна подати у вигляді таблиці (табл. 6.1). Значення величин t та A(t) тут подані у вигляді цифр. Такий спосіб подання інформації носить назву цифрового.

2. Наведіть приклади аналогового та цифрового зображення величин. Проаналізуйте переваги та недоліки кожного.

Уся електроніка, в основному, працює з електричними сигналами, хоча на сьогодні усе частіше використовуються і світлові сигнали, інтенсивність яких змінюється з часом.

При передачі інформації за допомогою електричних сигналів часто використовують спосіб перетворення якогось носія інформації (сигналу) в електричний сигнал – струм чи напругу. Наприклад, при телефонному зв’язку коливання тиску повітря на мембрану мікрофона перетворюються на коливання струму. У динаміку цей струм викликає коливання дифузора, які, у свою чергу, збуджують звукові хвилі. У телебаченні напруженість поля електромагнітної хвилі пропорційна до яскравості точки зображення, що в даний момент передається. Також можливі ситуації, коли величина струму чи напруги, яка є пропорційною до вимірюваної величини, подається у вигляді відхилення стрілки амперметра чи вольтметра на певний кут.

Такий спосіб відображення застосовують не тільки до електричних величин. Так, наприклад, кут відхилення стрілки манометра чи барометра пропорційний до вимірюваного тиску, а у випадку секундоміра – до часу, що минув.

Останнім етапом перетворення аналогової інформації на цифрову є кодування сигналу, тобто подання числа, отриманого на етапі квантування сигналу, у вигляді умовного кодового символу. При передачі цифрової інформації у вигляді електричних сигналів такими символами можуть бути групи імпульсів струму чи напруг. Наприклад, у коді Морзе використовують імпульси двох типів – короткі (крапки) і довгі (тире), загальна кількість яких у різних літерах та цифрах може бути різною. Більш зручним для передачі інформації у вигляді електричних сигналів є код Бодо, у якому кожне кодове «слово» складається з певної кількості однакових прямокутних імпульсів. Одне таке «слово» відрізняється від іншого тим, що певні імпульси у «слові» пропущені. Якщо кодове «слово» складається з 5 імпульсів, то з них можна побудувати 32 неповторних комбінацій, а якщо з 6 імпульсів – 64 комбінації. Такої кількості комбінацій достатньо, що закодувати усю абетку, десять арабських цифр та ряд допоміжних знаків.

Можна стверджувати, що в природі практично усі сигнали – аналогові, тобто у певних межах вони неперервні. Саме тому перші електронні пристрої були аналоговими. Проте аналогові сигнали та аналогова електроніка, що з ними працює, мають багато недоліків, пов’язаних саме з аналоговою природою сигналів.

Справа в тому, що аналогові сигнали дуже чутливі до дії різноманітних паразитних сигналів – шумів, завад та спотворень. Крім того, при обробці сигналів (наприклад, при підсиленні чи фільтрації) спотворюється ще й їхня форма – через не ідеальність електронних пристроїв. А при передачі сигналів на великі відстані та при тривалому зберіганні вони ще й послаблюються (плюс до всього варто врахувати, що усі шуми, завади та спотворення принципово не можна точно аналітично розрахувати, тому точно описати поведінку аналогових пристроїв неможливо. До того ж з часом параметри усіх аналогових пристроїв змінюються через старіння елементної бази, тому характеристики таких пристроїв не залишаються постійними).

На відміну від аналогової, головною перевагою цифрової форми подання інформації є її висока стійкість до завад, шумів та спотворень. Невеликі відхилення від дозволених значень не спотворюють цифровий сигнал, і заваду, звичайно якщо вона менша за амплітуду імпульсу, легко відокремити простим обмеженням. Цифрові сигнали допускають значно складнішу та багатоступінчасту обробку, значно триваліше зберігання без втрат та більш якісну передачу, ніж аналогові. Поведінку цифрових пристроїв завжди можна абсолютно точно розрахувати та передбачити. Цифрові пристрої значно повільніше старішають, оскільки невелике відхилення параметрів ніяким чином не впливає на їхнє функціонування. Цифрові пристрої легше проектувати та налагоджувати. Імпульсно-цифровий спосіб передачі інформації широко використовується в звукозаписі, відеозаписі та телебаченні. Цифровий спосіб подання інформації є «рідною мовою» для ЕОМ та побудованих на їхній основі автоматизованих систем збирання, обробки, передачі та відображення інформації.

Проте у цифрових сигналів є один істотний недолік. Справа у тому, що на кожному із своїх дозволених рівнів цифровий сигнал повинен залишатися хоча б протягом якогось мінімального часового інтервалу, інакше його неможливо буде розпізнати. А аналоговий сигнал може приймати будь-яке своє значення протягом нескінченно малого проміжку часу. Можна сказати й інакше: аналоговий сигнал визначений у будь-який момент часу, а цифровий – тільки у виділені моменти часу. Тому максимальна швидкодія аналогових пристроїв завжди принципово більша, ніж у цифрових.