3. Приоритетный шифратор. Схема выделения старшей единицы.

Схема выделения старшего сигнала имеет k входов и k выходов и работает по следующему алгоритму: из нескольких активных входных сигналов на выход этой схемы передается только один активный сигнал, имеющий максимальный приоритет, а все остальные активные сигналы с меньшим приоритетом передаются на выход как неактивные. Выделенный один активный сигнал далее легко может быть преобразован в двоичный код обычным шифратором.

Билет №7.

1. Каскад с общим истоком: схема замещения для области средних частот, входное сопротивление, выходное сопротивление, коэффициент усиления по напряжению.

Rвх=R3; Rвых≈Re; Ku=(Uвых/Eг)

2. Операционные усилители: характеристики и параметры, условное графическое обозначение. Идеальный операционный усилитель.

Под операционным усилителем в микроэлектронике понимают реализованный в виде микросхемы усилитель постоянного тока имеющий:

1. Высокий коэффициент усиления по напряжению

2. Высокое входное сопротивление

3. Низкое выходное сопротивление

Операционный усилитель имеет диф. вход и не симметричный выход

Основные параметры операционного усилителя:

1.

2. 3.

В общем случае

4. Коэффициент ослабления синфазного сигнала К_ос.сф

5. I_вх– среднее арифметичекое значение I_{вх и}иI_{вх ни}

6. Разность входных токов

7. частота единичного усиления – частота при которой модуль коэффициента усиления падает до 1.

8. скорость нарастания выходного напряжения V_Uвыхmax

Условно графическое обозначение ОУ на схемах.

Идеальный ОУ является физической абстракцией, то есть не может реально существовать, однако позволяет существенно упростить рассмотрение работы схем на ОУ благодаря использованию простых математических моделей.

(1)

здесь

V_out: напряжение на выходе

V₊: напряжение на неинвертирующем входе

V₋: напряжение на инвертирующем входе

G_openloop: коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи

Идеальный ОУ описывается формулой (1) и обладает следующими характеристиками:

1. Бесконечно большой коэффициент усиления с разомкнутой петлей обратной связи G_openloop

2. Бесконечно большое входное сопротивление входов V_- и V₊. Другими словами, ток, протекающий через эти входы, равен нулю.

3. Нулевое выходное сопротивление выхода ОУ.

4. Способность выставить на выходе любое значение напряжения.

5. Бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе ОУ.

6. Полоса пропускания: от постоянного тока до бесконечности.

Идеальный ОУ, охваченный отрицательной обратной связью, поддерживает одинаковое напряжение на своих входах.

3. Дешифраторы: назначение, классификация, схема линейного дешифратора, стробируемый дешифратор, применение, условное графическое обозначение.

Дешифратор - это комбинационное устройство, предназначенное для преобразования параллельного двоичного кода в унитарный, т.е. позиционный код.

Стробируемый дешифратор характеризуется наличием одного или нескольких стробирующих входов, которые разрешают, либо запрещают приём сигналов на адресных входах. Если стробирующий вход прямой(на нём нет элемента НЕ) то дешифратор работает, когда на стробирующий вход поступает 1. Если же элемент НЕ присутствует на данном входе, то информация на адресные входы дешифратора не поступает.

В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ или ОЗУ.

Условно-графическое обозначение микросхемы дешифратора на принципиальных схемах приведено на рисунке 2. На этом рисунке приведено обозначение двоично-десятичного дешифратора, полная внутренняя принципиальная принципиальная схема которого изображена на рисунке 1.

  Рисунок 2. Условно-графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора

Точно таким же образом можно получить принципиальную схему и для любого другого декодера (дешифратора).

Билет 9.

1.Каскад с общим коллектором.

В каскаде с общим коллектором (ОК) достигаются вы­сокие значения R_вх при низких R_ВЫХ. Но за это преимуще­ство в жертву приносится другой параметр: в схеме с ОК Кu< i. Каскад с ОК не усиливает сигнала по напряжению, а используется лишь как вспомогательный каскад, связыва­ющий схему с ОЭ с маломощным источником сигнала (R_r велико), либо с низкоомной нагрузкой (Rн мало). Несмот­ря на вспомогательную роль, выполняемую схемой с ОК в усилителях, применяется этот каскад достаточно часто.

Схема каскада с ОК приведена на рисунке. Коллек­тор транзистора подключен к источнику питания Ек. В эмиттерную цепь введен резистор Rэ, создающий ООС, стабилизирующую точку покоя. Нагрузка Rн подключается к эммитерной цепи.

2.Аналоговый сумматор на основе инвертирующего включения ОУ: схема, зависимость выходного напряжения от входных напряжений.

Аналоговый сумматор — устройство, выполняющее операцию вида   где   — некоторые аналоговые величины

3.Преобразователь кодов: принципы построения, примеры использования, условное графическое обозначение

Преобразователи кодов служат для перевода одной формы числа в другую. Их входные и выходные переменные однозначно связаны между собой. Эту связь можно задать таблицами переключений или логическими функциями.

Шифратор преобразует одиночный сигнал в n-разряднь двоичный код. Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел двоичную систему счисления. 

Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, в системах цифровой индикации, для построения распределителей импульсов по различным цепям и т. д.

Мультиплексор узел, осуществляющий преобразование параллельных цифровых кодов в последовательные. Его применяют для последовательного опроса заданного числа информационных сигналов и передачи их на один выход.

Шифратор

Дешифратор

Мультиплексор

Билет10.

Каскад с общим эмиттером: схема замещения, входное сопротивление, выходное сопротивление.

Входное сопротивление схемы с ОЭ равно входному сопротивлению самого УЭ и будет порядка единиц килоом ;

Выходное сопротивление схемы с ОЭ равно выходному сопротивлению самого УЭ и будет порядка десятков килоом ;

2. Динамические параметры потенциальных логических элементов.(в правильности ответа не уверен)

динамические параметры: задержка распространения сигнала и (или) максимальная частота входного сигнала

3. программируемые логические матрицы

Представляют собой программируемый преобразователь кода. Построен по схеме шифратор-дешифратор. При программировании выжигается нихромовое соединение.

Билет 12.

1.Каскад с общим эмиттером: схема с эмиттерной стабилизацией режима работы и с фильтром в цепи питания.

схема с эмиттерной стабилизацией режима работы

Данная схема, несмотря на сложность, позволяет каскаду сохранять усилительные свойства в очень широком интервале рабочих температур. Кроме того, применение данной схемы стабилизации дает возможность замены транзисторов без последующей настройки. Конденсатор С3 служит для повышения коэффициента усиления каскада на переменном токе. Он устраняет отрицательную обратную связь каскада. Емкость этого конденсатора зависит от рабочей частоты усилителя.

схема с фильтром в цепи питания

2.Транзисторно-транзисторные логические элементы с третьим состоянием: схема, применение

Схема простейшего ТТЛ-элемента, реализующего операцию И-НЕ, по-

казана на рис. 29.1. Основная особенность схем ТТЛ заключается в том, что

во входной цепи используется многоэмиттерный транзистор. Он осуществля-

ет операцию И. Эмиттеры расположены таким образом, что прямое взаимо-

действие между ними исключается. Благодаря этому эмиттерные переходы

можно рассматривать как параллельно включенные диоды. Число эмиттеров

определяет число входов элемента. Инвертор реализован на транзисторе VT2.

Таким образом, схема реализует операцию И-НЕ. Транзисторы VT1 и VT2

представляют собой однотипные n–p–n-транзисторы, поэтому их можно из-

готовить в едином технологическом цикле. Заметим, что многоэмиттерные

транзисторы используются только в интегральных схемах. В последней формуле мы учли, что напряжение базы VT1 равно сумме

напряжений коллекторного перехода транзистора VT1 и эмиттерного перехо-

да VT2, смещенных в прямом направлении. В многоэмиттерном транзисторе

применяется особая геометрия p–n-перехода, позволяющая снизить инверс-

ный коэффициент усиления (как правило b @ 0.02 R

), поэтому входные токи

схемы малы. Ток базы VT1 б1

I замыкается через коллекторный переход и пе-

реводит VT2 в состояние насыщения. Таким образом, выходное напряжение

имеет низкий уровень: Uвых » 0.2 В.

Коллекторный переход VT1 закрывается, и транзистор переходит в ак-

тивный режим. Ток коллектора к1 б1

I = bI имеет большую величину. Избы-

точный заряд, накопленный в базе VT2, быстро рассасывается через коллек-

торный переход первого транзистора. Напряжение база-эмиттер второго

транзистора по мере рассасывания избыточных зарядов уменьшается. Тран-

зистор VT1 переходит в состояние насыщения, а VT2 – отсечки. Напряжение

на выходе схемы имеет высокий уровень. Таким образом, таблица истинно-

сти элемента соответствует логической функции 2И-НЕ.

Недостатком простейшей схемы ТТЛ-элемента на рис. 29.1 является

его неэкономичность. Когда транзистор VT2 находится в режиме насыщения,

его коллекторный ток велик, что приводит к увеличению потребляемой мощ-

ности. Для уменьшения тока коллектора можно увеличить сопротивление ре-

зистора R2

. Однако это приведет к снижению уровня логической единицы и

уменьшению нагрузочной способности схемы. Кроме того, увеличится время

переключения схемы в состояние логической единицы.

Для повышения экономичности и быстродействия при сохранении на-

грузочной способности в элементах ТТЛ используют сложные инверторы.

Одна из стандартных схем ТТЛ-элемента, реализующая функцию 2И-НЕ, по-

казана на рис. 29.2.

Во всех элементах ТТЛ при отрицательном входном напряжении резко

увеличивается входной ток. Для ограничения отрицательных входных на-

пряжений эмиттеры VT1 соединяют с корпусом через диоды, запертые для

входных сигналов положительной полярности. Диоды отпираются только

при действии отрицательных импульсов, возникающих при наличии помех. В предыдущей лекции мы установили, что скорость переключения

транзистора ограничивается временем рассасывания зарядов, накопленных в

базе. Заметно увеличить быстродействие удается в ТТЛ-схемах с диодами

Шоттки (ТТЛШ). В таких схемах диоды Шоттки включаются параллельно

коллекторным переходам. Это позволяет исключить насыщение транзисто-

ров и существенно, уменьшить время переключения. Быстродействие эле-

ментов ТТЛШ в 3–5 раз выше, чем у аналогичных элементов ТТЛ. Недостат-

ком ТТЛШ является меньшая помехоустойчивость из-за меньшего размаха

выходного напряжения 0

вых

1 Uвых -U . Схемы ТТЛШ работают при таких же

уровнях сигналов и питающих напряжений, как и обычные ТТЛ-схемы. Мно-

гоэмиттерные транзисторы на входе заменяют диодами Шоттки 3.

3.Демультиплексоры

Осуществляет операцию, обратную операции мультиплексора, то есть с единст-

венного информационного входа передаёт сигнал на один из 2n

выходов. Адрес

этого выхода определяется комбинацией сигналов на адресных входах, которые

принимают n-разрядное двоичное число. В виде микросхемы, специально предна-

значенной для этого, демультиплексор не реализуется. Демультиплексор реализу-ется на дешифраторе, имеющем вход разрешения работы E. Пример реализации

демультиплексора на основе дешифратора предлагается на рисунке

Билет 13.