цифровая электроника / Вопросы по курсу Цифровая электроника 2005

Системы счисления: десятичная, двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная. Способы перевода чисел из одной системы в другую. Пример преобразования.

Коды представления двоичных чисел: двоичный, двоично-десятичный, дополнительный, код Грея. Пример записи числа в различных кодах.

Арифметические операции над двоичными числами. Примеры операций сложения, умножения и вычитания. Использование дополнительного кода.

Определение комбинаторной логики. Логические переменные. Основные логические функции. Таблицы истинности. Построение логических выражений по таблице истинности. Пример.

Постулаты Булевой алгебры. Теория де Моргана. Дизъюнктивная нормальная форма. Задача на использование постулатов алгебры для преобразования логических выражений.

Минимизация логических выражений с использованием карт Карно для 3 и 4 логических переменных.

Синтез комбинаторных схем по таблицам истинности с проведением минимизации по Карно. Пример для схемы с четырьмя входами.

Способы реализации дизъюнктивных форм: на основных логических элементах; с использованием элементов И-ИЛИ-НЕ. Расширители по ИЛИ.

Шифраторы. Построение на основных логических элементах. Шифраторы на диодах.

Дешифраторы. Основные принципы построения. Дешифраторы двоичного и двоично-десятичного кода в код семисегментных индикаторов.

Семисегментные светодиодные индикаторы. Индикаторы с общим анодом и общим катодом. Принципы построения и управления. Расчет добавочных резисторов.

Мультиплексоры и демультиплексоры. Области применения и схемы построения на основных логических элементах.

Исключающее ИЛИ и схемы на его основе: контроль по четности, полусумматоры, управляемый инвертор.

Полные сумматоры, вычитатели. Способы наращивания разрядности. Цифровые компараторы. Понятие об арифметическо-логических устройствах (АЛУ).

Надежность передачи и хранения двоичных данных. Контроль по четности.

Резисторно-диодная логика (РДЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), высокоуровневая логика. Логические уровни, схемы построения и основные характеристики.

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ). Схема основного элемента (2И-НЕ). Основные параметры.

Основные серии ТТЛ логики (стандартная, с диодами Шотки, с низким энергопотреблением, FAST) и их сравнительный анализ. Быстродействие, мощность потребления, коэффициент разветвления.

Микросхемы с открытым коллектором. Обозначение, внутреннее устройство и основные области использования. Монтажное И.

Микросхемы с тремя состояниями. Обозначение, внутреннее устройство и основные области использования.

КМОП-логика. Базовые схемы (инвертор, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ). Основные параметры.

КМОП в сравнении с ТТЛ-серией. Способы сопряжения ТТЛ и КМОП логики.

Раздел - последовательная логика.

Определение последовательной логики. Триггер. Типы триггеров.

Простой и стробируемый RS триггеры. Построение на элементах 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ. Таблицы истинности. Обозначения. Примеры использования RS триггеров.

Потенциальный D триггер. Построение на элементах 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ. Таблицы истинности. Обозначения. Примеры использования. Прозрачность.

Двухстадийный (MS) D триггер. Построение на базе потенциальных D триггеров. Таблици истинности. Обозначения. Примеры использования. Дополнительные асинхронные входы. Приоритеты при наличии дополнительных входов.

Универсальный JK триггер. Таблицы истинности. Обозначения. Примеры использования. Дополнительные асинхронные входы. Приоритеты при наличии дополнительных входов.

Счетный T триггер. Построение на базе D триггера. Использование JK триггера в качестве счетного. Таблицы истинности и временные диаграммы. Примеры использования.

Триггер Шмидта. Основные свойства и области применения.

Классификация счетчиков их обозначения и основные свойства.

Построение асинхронных двоичных счетчиков-делителей на базе D и JK триггеров. Временные диаграммы при прямом и обратном счете. Наращивание асинхронных счетчиков. Дополнительные входы.

Варианты построения счетчиков-делителей по заданному модулю при использовании простых двоичных счетчиков и счетчиков с возможностью параллельной загрузки. Временные диаграммы.

Построение синхронных двоичных счетчиков-делителей на базе D и JK триггеров. Временные диаграммы при прямом и обратном счете. Синхронное и асинхронное наращивание синхронных счетчиков. Дополнительные входы. Преимущества синхронных счетчиков.

Параллельные регистры. Построение на базе D триггеров. Обозначения. Таблицы истинности и основные области использования. Дополнительные входы параллельных регистров. Регистры с тремя состояниями выхода и выходом типа ОК.

Регистры сдвига. Построение на базе D триггеров. Обозначения. Таблицы истинности и основные области использования. Дополнительные входы. Универсальные регистры.

Цифровые автоматы. Общая структура и основные принципы работы. Состояния и переходы автомата.

Основные этапы синтеза цифрового автомата. Формирование списка входных воздействий. Определение состояний автомата. Построение упрощенного графа. Построение полного графа автомата с учетом наличия неиспользованных состояний, приоритетов и начальной установки.

Классификация типов запоминающих устройств.

Постоянные запоминающие устройства. Типы, устройство. Области применения.

Организация статических запоминающих устройств. Шины адреса, данных и управления. Основные свойства. Способы наращивания.

Принципы работы динамических запоминающих устройств. Сравнительный анализ статической и динамической памяти. Области применения.

Шины адреса, данных и управления микросхем динамической памяти. Сигналы RAS и CAS. Регенерация. Основные принципы организации систем управления динамической памяти. Мультиплексирование адресной шины, сигнал MUX.

Программируемая логика. Микросхемы PLA, PAL, CPLD, FPGA.

Формирователи импульсов. (По материалам лабораторных работ)