- •Основы теории цифровых устройств и цифровые интегральные схемы
- •Содержание
- •1 Основы теории цифровых устройств…………………….…11
- •4 Цифровые интегральные микросхемы….…………….……63
- •22 Жидкокристаллические знакосинтезирующие
- •Сокращения и мнемонические обозначения
- •Предисловие
- •1 Основы теории цифровых устройств
- •1.1 Классификация
- •1.2 Система обозначений ис
- •1.3 Основные характеристики логических элементов
- •2 Арифметические оcновы цифровых устройств
- •2.1 Позиционная система счисления
- •Метод деления / умножения
- •Метод вычитания
- •2.3 Формы представления чисел в цифровых устройствах
- •Представление чисел с плавающей точкой
- •2.4 Двоичная арифметика
- •Сложение и вычитание двоично-десятичных чисел
- •2.5 Кодирование отрицательных чисел
- •2.6 Умножение и деление двоичных чисел
- •3 Логические основы цифровых устройств
- •3.2 Основные законы алгебры логики
- •3.3 Элементарные логические функции
- •3.4 Представление переключательных функций
- •3.5 Функционально полные системы переключательных
- •3.6 Минимизация переключательных функций
- •3.6.1 Минимизация логических функций методом Квайна
- •3.6.2 Минимизация логических функций с помощью карт Карно
- •4 Цифровые интегральные микросхемы
- •4.1 Базовый логический элемент ттл
- •4.2 Логические элементы или-не
- •4.3 Логические элементы с открытым коллектором и
- •4.4 Разветвление и объединение выходов и входов
- •4.5 Триггер Шмитта
- •4.6 Рекомендации по применению логических элементов ттл
- •5 Микросхемы ттл с транзисторами шоттки
- •5.1 Введение
- •5.2 Транзисторы с диодами Шоттки
- •5.3 Базовый логический элемент ис к533
- •5.4 Быстродействующие ттлш ис к530
- •5.5 Базовый логический элемент ис к1533
- •6 Цифровые микросхемы с кмоп-транзисторами
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Инвертор кмоп
- •А − упрощенная схема; б − полная схема с защитными и паразитными диодами
- •6.3 Буферный каскад
- •6.4 Основные характеристики инвертора
- •6.5 Тактируемый двунаправленный ключ
- •6.6 Логические элементы кмоп типа и-не, или-не
- •6.7 Разновидности простых лэ кмоп На основе базовых лэ спроектированы все микросхемы, входящие в состав серий кмоп: 561, к561, 564, 564в, к564, н564, кр1561, 1564.
- •6.8 Рекомендации по применению ис кмоп
- •7 Интегральные схемы эсл
- •7.1 Общие сведения
- •7.2 Базовый логический элемент ис к1500
- •7.3 Особенности применения эсл
- •8 Интегральные схемы на основе арсенида галия
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Базовый лэ сверхбыстродействующих ис к6500
- •8.3 Логические элементы, регистры, счетчики
- •9 Шифраторы
- •10 Дешифраторы
- •10.1 Линейные дешифраторы
- •10.2 Ступенчатые дешифраторы
- •Реализация функции
- •10.3 Дешифраторы-демультиплексоры ттл
- •11 Мультиплексоры
- •11.1 Назначение и принцип работы
- •11.2 Мультиплексоры ттл
- •11.3 Наращивание разрядности мультиплексоров
- •11.5 Синтез комбинационных схем на мультиплексорах
- •12 Арифметические устройства
- •12.1 Комбинационные двоичные сумматоры
- •13 Схемы сравнения цифровых кодов
- •13.1 Общие положения
- •13.2 Цифровые компараторы и их применение
- •Компаратора
- •14 Преобразователи кодов
- •14.2 Преобразователи кода для неполных матричных
- •15 Триггеры
- •15.1 Общие положения
- •15.2 Классификация триггеров
- •15.3 Триггерная ячейка r-s -типа
- •15.4 Асинхронные rs-триггеры на логических элементах и-не
- •15.5 Синхронные одноступенчатые триггеры
- •Микросхема к564 тм3
- •15.8 Счетные триггеры
- •Как самостоятельные изделия двухступенчатые синхронные триггеры не выпускаются, но они являются базой для построения счетных т-триггеров и универсальных jk - триггеров.
- •15.9 Универсальные jk-триггеры
- •А − jk − триггера; б − функциональное обозначение
- •16 Регистры
- •16.1 Параллельные регистры
- •16.2 Сдвигающие регистры
- •16.2.1 Последовательный регистр сдвига вправо
- •Регистра при сдвиге вправо
- •16.2.2 Реверсивный регистр
- •16.3 Кольцевые регистры-счетчики
- •16.3.1 Кольцевой регистр сдвига единицы
- •16.3.2 Кольцевой счетчик
- •17 Счетчики
- •17.1 Двоичные суммирующие счетчики с последовательным
- •17.3 Двоичные счетчики с параллельным переносом
- •17.4 Реверсивный двоичный счетчик
- •17.5 Десятичный счетчик
- •Счетчика
- •17.6 Типовые счетчики
- •17.6.2 Синхронные счетчики
- •17.6.3 Реверсивные счетчики
- •18 Программируемые делители
- •18.1 Программируемые делители с предварительной установкой
- •18.2 Программируемый делитель на к561ие15
- •19 Газоразрядные индикаторы
- •Напряжение зажигания, в…...............................170
- •20 Полупроводниковые индикаторы
- •20.1 Общие сведения
- •20.2 Управление единичными и шкальными индикаторами
- •А − ис155ид12; б − условное изображение
- •20.3 Одноразрядные знакосинтезирующие индикаторы
- •20.4 Полупроводниковые многоразрядные индикаторы
- •Индикаторов
- •20.4.1 Мультиплексная индикация
- •20.5 Матричные индикаторы
- •20.5.1 Управление матричными индикаторами Управление неполными матричными индикаторами
- •Управление матричными индикаторами
- •20.5.2 Блок формирования символов
- •21 Вакуумные люминцентные индикаторы
- •21.1 Введение
- •21.2 Одноразрядные вли
- •21.3 Многоразрядные индикаторы
- •Управление многоразрядными ивл
- •21.4 Шкальные индикаторы
- •21.5 Матричные индикаторы вли
- •22 Жидкокристаллические знакосинтезирующие индикаторы
- •22.1Общие сведения
- •22.2 Разновидности жки
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Основы теории цифровых устройств и цифровые интегральные схемы
- •654007, Г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42.
А − ис155ид12; б − условное изображение
Рисунок 20.3 – Схема подключения шкального индикатора
Рисунок 20.4 – Соединение двух микросхем КМ155 ИД11, КМ155 ИД13
Если код старшего разряда S будет равен лог.1, на входе разрешения Е микросхемы DD1 появится лог.0, в работу вступит DD1 и в соответствии с управляющим кодом 1, 2, 4 начнут включаться светодиоды HL9 – HL16. На выходе Р DD1 установится лог.0, он поступит на Р1 DD2 и включит все диоды HL1 – HL8 независимо от сигналов на других входах DD2. Таким образом, в схеме на рисунке 20.4 при использовании ИС КМ155ИД11 число светящихся диодов на единицу больше десятичного эквивалента входного кода – входному коду 0000 соответствует один включенный светодиод HL1, коду 1111 – 16 светодиодов. Если в приведенной на рисунке 20.4 схеме использовать преобразователи КМ 155ИД13, то светиться одновременно будут два рядом расположенных светодиода – один с номером на единицу большим десятичного эквивалента, и второй с номером, равным эквиваленту.
В схеме на рисунке 20.4 при включении ИС 155ИД13 неиспользуемые выводы Р1 и Р0 можно соединить. Если при этом к выходам схемы подключить 16 светодиодов, расположенных по кругу, то при циклическом изменении чисел на адресных входах две светящиеся точки будут вращаться по кругу со скоростью, равной скорости изменения адресных сигналов 1, 2, 4, 8.
Для построения шкал с большим числом индицируемых уровней необходимо использовать дополнительный дешифратор К555ИД4, выходы которого следует соединить со входами Е каждого преобразователя. Работа такого устройства будет происходить аналогично.
20.3 Одноразрядные знакосинтезирующие индикаторы
Полупроводниковые одноцветные знакосинтезирующие индикаторы предназначены для преобразования низковольтных электрических сигналов в визуальную буквенно-цифровую информацию. Размер знака (ширина высота) определяет конструкцию прибора.
Индикаторы с высотой знака до 7 мм представляют собой приборы простой гибридной конструкции и устроены таким образом, что размеры сегмента (элемента изображения) однозначно определяются размерами светящейся области кристалла, а конфигурация знака – взаимным расположением кристаллов на основании, закрепленном в металлостеклянном или герметичном металлокерамическом корпусе (например, АЛС339А, АЛС348А). Наклон знака вправо 10 у всех индикаторов, кроме АЛС320.
Все индикаторы с высотой знака свыше 7, 12 и 18 мм выпускают как гибридные приборы, основанные на принципе рассеяния света. Они содержат кристаллы небольших размеров, размещенные на основании корпуса в соответствии с заданной конфигурацией знака. Преобразование точечного источника света в видимое изображение элемента индикатора (определенной конфигурации) происходит за счет многократного рассеяния и отражения света внутри светопровода. Рассеяние света обеспечивается либо с помощью специального светорассеивающего полимера, либо при помощи диффузионной рассеивающей пленки, помещенной на лицевой поверхности светопровода. Основные параметры семисегментных индикаторов приведены в таблице 20.2.
Таблица 20.2 − Основные параметры одноразрядных
индикаторов
АЛС |
Размер |
|
Сила света |
UПР, В |
IПР, мА |
Номер вывода |
|
|||||||
А |
В |
С |
D |
E |
F |
G |
DP |
|||||||
324А |
4,97,5 |
к |
0,15 |
2,5 |
25 |
14 |
13 |
8 |
7 |
6 |
1 |
2 |
9 |
ОК |
324Б |
4,97,5 |
к |
0,15 |
2,5 |
25 |
1 |
13 |
10 |
8 |
7 |
2 |
11 |
6 |
ОА |
333А |
6,512 |
к |
0,65 |
2,0 |
20 |
14 |
13 |
8 |
7 |
6 |
1 |
2 |
9 |
ОК |
333Б |
6,512 |
к |
0,65 |
2,0 |
20 |
1 |
3 |
10 |
8 |
7 |
2 |
11 |
6 |
ОА |
338А |
5,27,5 |
з |
0,2 |
3,5 |
20 |
14 |
13 |
8 |
7 |
6 |
1 |
2 |
9 |
ОК |
338Б |
5,27,5 |
з |
0,2 |
3,5 |
20 |
1 |
3 |
10 |
8 |
7 |
2 |
11 |
6 |
ОА |
359А |
7,19 |
з |
0,2 |
3 |
20 |
14 |
13 |
8 |
7 |
6 |
1 |
2 |
9 |
ОК |
359Б |
7,19 |
з |
0,2 |
3 |
20 |
1 |
3 |
10 |
8 |
7 |
2 |
11 |
6 |
ОА |
КЛЦ201Б |
128 |
к |
0,5 |
4 |
20 |
1 |
12 |
10 |
8 |
4 |
2 |
11 |
6 |
ОА |
Примечание: к − красный; з – зеленый; ОК – общий катод(4, 12); ОА − общий анод(3, 9, 14).
|
||||||||||||||
Такие индикаторы позволяют визуально регистрировать числа как в десятичной, так в 8- и 16-ричной системах счисления (таблица 20.3).
Управление семисегментным индикатором. Управлять семисегментными индикаторами можно любыми преобразователями двоично-десятичного, двоичного кода в код управления семисегментным индикатором, изготовляемым по ТТЛ – технологии.
Таблица 20.3 − Изображение символов в 16-ричной
системе счисления
При этом следует обращать внимание на значения выходного тока преобразователя, так как яркость свечения сегмента зависит от прямого тока IПР, протекающего через сегмент. Например, ИС К514ИД1 (открытый эмиттер) следует использовать для управления индикатором АЛС314А, потому что IПР = 4,6 мА не обеспечивает нужной яркости других индикаторов. Затем следует учесть, по какой схеме выполнен индикатор: с общим анодом (ОА) или с общим катодом (ОК). Индикаторы с общим катодом подключаются к выходам индикатора непосредственно, если преобразователь выполнен по схеме с открытым эмиттером (ОЭ) или имеет прямые выходы. На рисунке 20.5 а показана схема управления семисегментным преобразователем дешифратором-преобразователем 514ИД4.
Наличие
внутренней регистровой памяти позволяет
хранить входную информацию после снятия
данных со входа DI.
Фиксация данных происходит при WR
= 1;
=
0, если WR=
BI
= 0,
реализуется
режим без запоминания. Сигнал BI
(Bearing
Input
– гашение, затемнение, блокирование)
используется для импульсного управления
яркостного индикатора (при BI
= 0 индикатор погашен).
При использовании схем с открытым коллектором или схем со стандартным выходом ТТЛ светодиоды можно включать между общей шиной и выходом (рисунок 20.5, б), а резистор – между выходом и питанием. Второй вариант – включение индикатора между выходом и питанием, в этом случае резистор, ограничивающий ток в сегментах, включается в анодную цепь (рисунок 20.5, в). На выходах преобразователей можно использовать транзисторы и формирователи с целью усиления коммутируемых токов.
а, б − с общим катодом; в − с общим анодом
Рисунок 20.5 – Схемы включения семисегментных индикаторов
