Цифровые запоминающие устройства (цзу)

ЦЗУ предназначены для записи, хранения, выдачи информации, представленной в виде цифрового кода.

Основными характеристиками ЗУ являются информационная емкость, быстродействие и время хранения информации.

Классифицируют ЗУ по следующим признакам:

• функциональному назначению;

• способу исполнения операций; технологическому исполнению;

• способу исполнения к массиву элементов памяти.

По функциональному назначению ЗУ подразделяются на группы:

1. оперативные ЗУ (ОЗУ, или RAM), предназначенные для хранения цифровой информации в процессе ее обработки;

2. постоянные ЗУ (ПЗУ, или ROM) – матрицы пассивных элементов памяти, предназначенные для воспроизведения неизменной информации, программируются на производстве (наиболее дешевая продукция для массового потребления);

3. программируемые постоянные ЗУ (ППЗУ, или PROM) – в отличие от ROM имеют возможность однократного электронного программирования;

4. репрограммируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием и электронной записью информации (РПЗУ-УФ, или ЕPROM);

5. репрограммируемые постоянные ЗУ с электрическим стиранием (РПЗУ, или ЕЕPROM) имеют возможность однократного электронного перепрограммирования; число циклов записи и стирания, как правило, ограничено; срок хранения информации от 100 до 200 лет.

По способу хранения информации ЗУ делятся на группы:

• статические;

• динамические.

Элементы памяти статических ОЗУ представляют собой би-стабильные ячейки.

Динамические ЗУ для хранения информации используют инерционные свойства реактивных элементов, например, конденсаторов, что требует периодического восстановления (регенерации) состояния элементов в памяти в процессе хранения информации. Как правило, регенерация совмещается с обращением к элементам памяти.

Статические ОЗУ

Статические ОЗУ имеют преимущества за счет:

• низкого потребления энергии;

• длительного хранения информации.

Информация, записанная в статические ОЗУ, может сохраняться до тех пор, пока не будет заменена другой или не будет снято напряжение питания.

Динамические ОЗУ

Для увеличения информационной емкости широко используются ОЗУ, в которых информация хранится в виде заряда соответствующих емкостей.

Время хранения информации, как правило, не превышает 1 мс, поэтому периодичность ее восстановления должна приближаться к этому значению.

Отличительной особенностью микросхем динамических ОЗУ является их адресация. Схема динамического ОЗУ отличается от схем статического ОЗУ использованием последовательной адресации: вначале на адресный вход подается строб адреса строки (RAS), а затем подается строб адреса столбца (CAS).

Последовательное EEPROM в формате шины i²C

Микросхема имеет организацию 2561 бит.

Интерфейс i²C:

• время хранения информации – более 100 лет;

• аппаратная защита от записи;

• напряжение питания от 1,8 до 5,5 В.

.

Источники электропитания электронных устройств

Классификация средств электропитания электронных устройств представлена следующим образом:

1. Все средства электропитания можно разделить на первичные и вторичные.

К первичным относят такие источники, которые преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую:

• электромеханические генераторы;

• электрохимические источники;

• фотоэлектрические генераторы;

• термоэлектрические источники.

Вторичные источники электропитания предназначены для формирования необходимых для работы электронных элементов: напряжений с заданными характеристиками.

2. По характеру входных и выходных напряжений источники электропитания можно разделить на две большие группы:

• инверторы;

• конверторы.

Первые из них используются для преобразования напряжения переменного тока в постоянный и наоборот – постоянного в переменный.

а) выпрямитель;

б) электромашинный генератор (например, бортовой сети самолета);

AC – напряжение переменного тока;

DC – напряжение постоянного тока.

Конвертор используется для преобразования напряжений одного и того же вида.

а) – трансформатор;

б) – стабилизатор.

3. По признаку действия источники питания можно разделить на трансформаторные и бестрансформаторные (импульсные ИП).

4. Необходимо различать ИП с гальванической развязкой входных и выходных напряжений и без таковой.

5. Источники питания бывают стабилизированными и нестабилизированными.

6. По количеству выходных напряжений ИП можно разделить на одно- и многоканальные.

7. Многоканальные ИП делятся на:

• индивидуальной стабилизации;

• групповой.

8. По выходной мощности ИП делятся на:

• микромощные (меньше 1 Вт);

• маломощные (1 –100 Вт);

• средней мощности (100 Вт – 1 кВт);

• мощные (более 1 кВт).

Входные цепи, как правило, содержат линейные фильтрующие устройства подавления переходных процессов – плавкий предохранитель.

Л инейный фильтр уменьшает радиоизлучение от силовых проводов и помехи извне на линии питания.

Гаситель переходных процессов 1 – это устройство, которое проводит ток, как только напряжение на его выводах превосходит заданный предел.

Плавкий предохранитель служит для защиты оборудования от возгорания при коротком замыкании (и только для этого) 2. Он выбирается с током срабатывания на 50% больше потребляемого тока.

Преобразователь состоит из трансформатора и выпрямителя. Трансформатор низкой частоты выполняется на Ш-образном или торроидальном сердечнике. При торроидальном сердечнике с одним и тем же сечением передаваемая мощность в 1,5 раза выше.

,

где – количество витков в первичной и во вторичной обмотках.

(см²).

Выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые.

1. Однополупериодный выпрямитель.

Находит ограниченное применение в маломощных установках. Характеризуется недостаточным использованием трансформатора и сглаживающего фильтра.

Используется практически во всех обратноходовых импульсных источниках питания.

2. Двуполупериодные выпрямители (со средней точкой вторичной обмотки трансформатора).

Характеризуются лучшим использованием трансформатора и фильтра. Недостаток – необходимость применения двух обмоток.

3. Мостовой выпрямитель.

Форма выходных напряжений близка к двухполупериодному выпрямителю. Достоинство – не требуется двух обмоток, а недостаток – удвоенное количество диодов (не существенно).

Стабилизаторы напряжения – устройства, поддерживающие напряжения с опорной точностью напряжение на нагрузке.

Параметрические стабилизаторы

Параметрические стабилизаторы осуществляют стабилизацию напряжения за счет изменения параметров полупроводниковых приборов: стабилитронов и стабисторов.

Компенсационные стабилизаторы

Компенсационные стабилизаторы – это замкнутые системы автоматического регулирования напряжения на нагрузке: поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению.

Компенсационные стабилизаторы содержат регулирующий элемент, который может включаться последовательно (сериесное включение) или параллельно (шунтовое включение).

Схема с общим коллектором:

Импульсные стабилизаторы напряжения

Импульсные стабилизаторы напряжения делятся на стабилизаторы:

• с частотно-импульсной стабилизацией;

• с широтно-импульсной стабилизацией.

1. Широтно-импульсная стабилизация (ШИМ)

При ШИМ частота, с которой открывается регулирующий элемент, остается постоянной. Переменной величиной является скважность импульсов.

2. Частотно-импульсная стабилизация (ЧИМ)

При ЧИМ постоянной величиной является ширина импульса, открывающего регулирующий элемент. Переменной величиной является частота следования импульсов.

Понижающий стабилизатор с ЧИМ

Повышающий стабилизатор с ЧИМ