- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов
- •Схемотехника
- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов Схемотехника
- •Схемотехника
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать:
- •После изучения дисциплины необходимо уметь:
- •В.1. Роль и место курса “Схемотехника” в учебном процессе
- •В.2. Основные направления развития цифровых устройств
- •В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний
- •1 . Основы теории логических функций.
- •1.1. Логические функции
- •1.2. Основные законы и тождества алгебры логики
- •1.3. Формы представления логических функций
- •Совершенная дизъюнктивная нормальная форма
- •Совершенная конъюнктивная нормальная форма
- •Получение логических выражений скнф и сднф
- •1.4. Минимизация логических функций
- •Метод Квайна
- •Метод карт Вейча
- •1.5. Построение и анализ работы логических схем
- •1.6. Построение логических схем с несколькими выходами
- •1.7. Вопросы и задания для самоконтроля
- •2. Интегральные микросхемы
- •2.1. Технологии цифровых интегральных схем
- •2.2. Параметры интегральных микросхем
- •2.3. Логические элементы транзисторно-транзисторной логики
- •2.3.1. Входные каскады ттл микросхем
- •2.3.2. Типы выходных каскадов ттл цифровых элементов
- •Логический выход
- •Элементы с тремя состояниями
- •Выходные каскады с открытым эмиттером
- •Выход с открытым коллектором
- •Основные характеристики микросхем ттл серий
- •2.4. Логические элементы эмиттерно-связанной логики
- •2.5. Логические элементы на моп‑транзисторах
- •2.6. Кмоп микросхемы
- •2.6.1. Режим неиспользуемых входов
- •2.6.2. Преобразователи уровня
- •2.7. Простейшие интегральные микросхемы
- •2.8. Шинные формирователи и приемопередатчики
- •2.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •3. Устройства комбинационного типа
- •Двоичные шифраторы и дешифраторы
- •3.1.1. Разработка схемы шифратора и его работа
- •3.1.2. Приоритетный шифратор
- •3.1.3. Разработка схемы дешифратора и его работа
- •3.1.4. Преобразователи кодов
- •3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •3.2.1. Мультиплексоры
- •3.2.2. Демультиплексоры
- •3.2.3. Получение мультиплексоров и демультиплексоров на большое количество входов (выходов)
- •3.2.4. Универсальные логические модули
- •3.2.5. Совместная работа мультиплексора и демультиплексора
- •3.3. Сумматоры, алу и матричные умножители
- •3.3.1. Одноразрядный сумматор
- •3.3.2. Сумматор последовательного действия
- •3.3.3. Сумматор параллельного действия с последовательным переносом
- •3.3.4. Сумматор параллельного действия с параллельным переносом
- •3.3.5 Арифметико-логические устройства
- •3.3.6. Матричные умножители
- •3.4. Компараторы
- •3.5 Схемы контроля
- •3.6. Вопросы и задания для самоконтроля
- •4. Узлы последовательностного типа
- •4.1. Триггеры
- •4.1.1. Асинхронные триггеры
- •4.1.2. Асинхронный d-триггер
- •4.1.3. Синхронные триггеры
- •Синхронный rs-триггер
- •Синхронный d-триггер
- •Триггеров
- •4.1.4. Триггеры с двухступенчатым запоминанием информации
- •4.1.6. Счетный триггер
- •4.1.7. Динамические триггеры
- •4.1.8. Установка начального значения триггера
- •4.1.9. Триггеры Шмидта
- •4.2. Регистры
- •4.2.1. Параллельный регистр
- •4.2.2. Последовательные (сдвигающие) регистры
- •4.2.3. Взаимное преобразование числа из последовательного кода в параллельный
- •4.3. Счётчики
- •4.3.1. Суммирующие счетчики
- •4.3.2. Вычитающие счетчики
- •4.3.3. Реверсивные двоичные счетчики
- •4.3.4. Кольцевые счетчики
- •4.3.5. Условное обозначение счетчиков
- •4.3.6. Быстродействие счетчиков
- •4.3.7. Программирование счетчиков
- •4.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •5. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •5.1. Аналого-цифровые преобразователи
- •5.1.1. Принцип аналого-цифрового преобразования
- •5.1.2. Ацп с промежуточным преобразованием во временной интервал
- •5.1.3. Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью
- •5.1.4 Аналого-цифровой преобразователь следящего типа
- •5.1.5. Параллельный ацп
- •5.1.6. Интегрирующие ацп
- •5.1.7. Ацп последовательных приближений
- •5.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •5.3. Преобразователи интервалов времени
- •5.4. Вопросы для самоконтроля
- •6. Устройства хранения информации
- •6.1. Основные характеристики запоминающих устройств
- •6.2. Оперативные запоминающие устройства
- •6.2.1. Статические озу
- •6.2.2. Динамические озу Принцип действия динамических озу
- •Схемные особенности динамических озу
- •6.3. Постоянные запоминающие устройства
- •Масочные пзу
- •Программируемые пзу
- •6.4. Перепрограммируемые запоминающие устройства
- •Флэш-память
- •6.5. Вопросы для самоконтроля
- •7. Селекторы импульсных сигналов
- •7.1. Амплитудные селекторы
- •7.1.1. Селектор максимального уровня
- •7.1.2. Селектор минимального уровня
- •7.2. Временные селекторы
- •7.3 Селекторы импульсов по длительности
- •7.3.1. Селекторы максимальной длительности
- •7.3.2. Селекторы минимальной длительности
- •7.4 Элементы задержки и формирователи импульсов
- •7.5. Вопросы для самоконтроля
- •8. Средства отображения информации
- •8.1. Газоразрядные цифровые индикаторы
- •8.2. Знакосинтезирующие индикаторы
- •8.3. Вакуумные люминесцентные индикаторы
- •8.4. Вакуумные накаливаемые индикаторы
- •8.5. Полупроводниковые семисегментные индикаторы
- •8.6. Жидкокристаллические индикаторы (жки)
- •8.7. Матричные индикаторы
- •8.8. Подключение индикаторов к эвм
- •8.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •9. Автоматы
- •9.1. Автомат в системе управления
- •9.2. Структурный автомат
- •9.3. Аппаратная реализация автоматов
- •9.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •Заключение
- •Б иблиографический список
- •ПриложенИя
- •Приложение 1. Обозначения цифровых микросхем
- •Приложение 2. Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •Оглавление
7.2. Временные селекторы
Временные селекторы выделяют из импульсной последовательности импульсы, занимающие определенное положение во времени (появляющиеся в определенные моменты времени), которое определяется опорными импульсами. Опорные импульсы называются селекторными, тактовыми или стробирующими.
Временной селектор можно получить на основе ключевых устройств, открывающихся для прохождения входного сигнала в моменты времени, определяемые селекторными импульсами. Схема селектора импульсов во времени приведена на рис. 7.3,а, временная диаграмма его работы – на рис. 7.3,б.
На вход 2 элемента И поступают стробирующие импульсы и открывают его для прохождения на выход сигналов со входа 1. Элемент И открыт только в моменты времени, определяемые селекторными импульсами, поэтому только в эти моменты на выход проходят импульсы из входной импульсной последовательности.
У
стройства,
формирующие сигнал на выходе при
одновременном поступлении сигналов на
несколько его входов (на два и более),
носят название у
а б Рис.
7.3. Селектор импульсов по времени
Так как выходной сигнал схемы совпадения не повторяет входной, а только определяет его наличие (элемент И сигналами на входах только открывается или закрывается, а величина и длительность выходного сигнала определяются параметрами этого элемента и интервалом времени, когда активные уровни всех входных сигналов совпадают), то такое устройство является квазиселектором.
7.3 Селекторы импульсов по длительности
Селекторы по длительности определяют наличие в импульсе заданного признака (времени его существования) и на его основании формируют свой импульс, то есть являются квазиселекторами. Принято различать селекторы максимальной и минимальной длительности.
Работа селекторов длительности основана на преобразовании временного интервала в пропорциональное ему напряжение и выделении импульсов, амплитуда которых либо превышает определенное напряжение (в селекторе максимальной длительности), либо меньше его (в селекторе минимальной длительности). Такой селектор фактически состоит из двух частей — устройства преобразования временного интервала в напряжение (в импульс, амплитуда которого пропорциональна его длительности) и амплитудного селектора.
Преобразование временного интервала в пропорциональное ему напряжение производится в генераторе пилообразного напряжения (ГПН), который иначе называют генератором линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Простейший ГПН можно получить, если заряжать конденсатор постоянным током. Напряжение на нем пропорционально величине накопленного заряда, что определяется временем зарядки.
При поступлении очередного импульса (по его переднему фронту) конденсатор необходимо разрядить и начать новый заряд, который прекращается с завершением импульса (по его заднему фронту).
Для уменьшения погрешности преобразования необходимо обеспечить постоянство тока зарядки конденсатора, для чего используют либо генераторы тока, что усложняет устройство, либо стабильный источник напряжения, током которого заряжают конденсатор, выбирая при этом такую величину зарядного тока, чтобы за время действия импульса он менялся не очень сильно. Практически достаточно линейное напряжение на конденсаторе будет тогда, когда оно составляет не более 10-15% напряжения источника питания. Для выравнивания импульсов входной последовательности по напряжению (чтобы обеспечить постоянный зарядный ток) их пропускают через ограничитель амплитуды.