Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет

имени М. Т. Калашникова»

Факультет «Информатика и вычислительная техника»

Кафедра «Вычислительная техника»

Схемотехника аналого – цифровых устройств

для студентов специальности 090303.65 «Информационная безопасность

автоматизированных систем»

Конспект лекций

Составитель: к.т.н., доцент

Сяктерев В. Н.

Ижевск, 2013 г.

Лекция 1. Введение. Структура устройств ввода-вывода информации в эвм

План лекции

1. Введение.

2. Принципы построения систем обработки данных с использованием ЭВМ.

3. Состав устройств ввода информации в ЭВМ.

4. Состав устройств вывода.

Введение

Основные технико-экономические характеристики ЭВМ зависят в основном от совершенства ее элементной базы. Элементная база во многом определяет функциональные возможности и производительность вычислительных машин.

В настоящее время в схемотехническом проектировании вычислительных устройств применяются цифровые интегральные схемы (ЦИС) малой, средней и большой степени интеграции. Это, как правило, элементы ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, КМДП-схемы. Также промышленностью хорошо освоены и выпускаются много типов микропроцессоров, благодаря которым обеспечиваются преимущества цифровых методов обработки информации.

Однако, в последние годы важное значение приобретают проблемы связи ЭВМ с аналоговыми объектами. Здесь, в частности, возникают вопросы преобразования, нормализации сигналов, методы и средства передачи аналоговых сигналов по линиям связи при наличии помех и т. д. В этом случае применение микропроцессоров и микро-ЭВМ для сбора данных и управления процессами вызывает ряд проблем аналого-цифрового преобразования сигналов. Поэтому и оказывается, что на эффективность применения современных ЭВМ оказывают значительное влияние не только совершенность ее собственной элементной базы, но и элементная база и схемотехнические решения устройств сопряжения с объектом.

В настоящее время для обработки аналоговых сигналов разработана большая номенклатура микросхем, среди которых можно отметить: генераторы, ОУ, АЦП, ЦАП, компаратор, фильтры и т. д., что и является предметом нашего изучения.

Но современная аналоговая и аналого-цифровая элементная база представляет интерес не только для создания устройств сопряжения, но и как самостоятельная элементная база при разработке аналоговых и гибридных вычислительных устройств.

Принципы построения систем обработки данных с использованием эвм

Системы обработки данных, строящиеся на основе современных вычислительных машин, должны реализовываться таким образом, чтобы максимально исключить участие человека-оператора в обработке информации. Достигается это введением в подобные системы датчиков первичной информации, преобразующих неэлектрические величины в пропорциональные электрические и организацией обратных связей.

Поэтому подобные устройства являются сложными техническими системами, обобщенную структуру которых можно представить в виде схемы, представленной на рис.1.

Рис. 1. Система обработки данных:

–параметры объекта, численное значение которых образуют объем первичной информации об объекте

Первичная информация вводится в ЭВМ с помощью блока ввода первичной информации.

В замкнутой самообучающейся системе организуются обратные связи в виде сигналов обратной связи .

Сама система характеризуется внутренними параметрами r₁, … r_k под которыми в общем случае можно понимать какие-то тестовые сигналы и состояния.

Пользуясь таким представлением обобщенной системы обработки данных в зависимости от преследуемых целей можно сформировать различные математические алгоритмы работы системы.

(1)

Представленную систему можно рассматривать как манипуляции управления объектом, а функции F_i как конкретные алгоритмы управления.

Если во главе построения системы преследуются цели измерения и контроля, то обобщенный математический алгоритм может быть записан в следующем виде:

.

(2)

Таких алгоритмов можно написать столько, сколько необходимо, но при этом конкретная реализация автоматизированной системы будет определяться технико-экономическими показателями, такими, как точность, быстродействие, стоимость. При этом определенную роль в конкретной реализации системы будет играть принятый способ аналоговых сигналов.