1.1 Схемотехника. Цифровая схемотехника. Уровни сигналов. Положительная и отрицательная логика.

Компьютерная схемотехника – это научно-техническая дисциплина, которая изучает теоретические методы анализа и синтеза схем компьютеров(ЭВМ) и способы и технической реализации. Существует общая классификация интегральных схем:

• Цифровые

• Аналоговые

• Гибридные

Цифровая электроника в настоящее время все более и более вытесняет традиционную аналоговую. Цифровая электроника использует дискретные во времени сигналы, выраженные чаще всего в цифровой форме. Цифровая схемотехника отличается от аналоговой тем, что работает она только с двумя уровнями сигнала – высоким и низким, которые соответственно называют «логическая единица» и «логический ноль».  Поэтому основные два понятия будут следующими:

• Логическая единица, «1», высокий уровень – уровень сигнала, близкий к уровню напряжения питания устройства (не ниже 0.8 источника питания).

• Логический ноль, «0», низкий уровень – уровень, сигнала, близкий к нулю (не выше 0.1 источника питания).

Никаких других уровней цифровая схемотехника не допускает, только «есть напряжение»/ «нет напряжения».

Логика называется положительной, если высокий потенциал отображает единицу, а низкий, – ноль. Если наоборот, высокий потенциал отображает ноль, а низкий, – единицу, то логика называется отрицательной. Данное правило называют логическим соглашением.

Самым важным следствием применения отрицательной логики является то, что при переходе от положительной логики к отрицательной функция И превращается в ИЛИ, и наоборот. Благодаря этому переходу от И к ИЛИ и удается с помощью однотипных элементов инвертирующего базиса получать все остальные логические функции. Об этом говорят два постулата де 'Моргана:

АВ = А + В; А + В = АВ.

1.2 Счетчики с недвоичным кодированием. Счетчики в коде Грея. Область применения. Общая структура.

Наибольшее практическое значение среди счетчиков с недвоичным кодированием состояний имеют счетчики с кодом Грея, счетчики Джонсона и счетчики с кодом «1 из N».

		Грей
0	000	000
1	001	001
2	010	011
3	011	010
4	100	110
5	101	111
6	110	101
7	111	100

Грей применил код для построения угловых перемещений в цифровой код. В коде Грея при переходе из одной кодовой комбинации в следующую меняется только один разряд. Это свойство устраняет одновременное переключение многих разрядов, характерное для двоичных счетчиков при некоторых переходах. Одновременное переключение многих элементов создает большие токовые импульсы в цепях питания, которые могут вызвать сбои в работе схемы.

В ряде БИС/СБИС (Большая интегральная схема/сверхбольшая интегральная схема) применение двоичных счетчиков большой разрядности не разрешается, и они заменяются счетчиками с кодом Грея и последующим преобразованием кода Грея в двоичный.

Последовательность кодовых комбинаций для кода Грея получается из соотношения:

, где g-разрядность кода Грея, b-значение разряда преобразуемого двоичного кода.

Использование кодов Грея основано прежде всего на том, что он минимизирует эффект ошибок при преобразовании аналоговых сигналов в цифровые (например, во многих видах датчиков).

Используя код Грея можно проще построить некоторые виды АЦП. Этот код также используется в ЭВМ, когда нужно управлять операцими, которые совершаются в строго ор=пределенной последовательности. При этом повышается надежность устройства, так как при переход совершается в толко одном разрядеи проблема неодновременности перехода отпадает.

Ниже представлен 2х разрдный чсчетчик, который считает по коду Грея на основе D тригера. (ТИ – это красные цифры)