1-60ORE

56. Дешифратор на базі логічних елемент

Дешифратор – комбінаційний пристрій, який перетворює комбінацію вхідних змінних в активний сигнал “ лог. 1” або “ лог. 0” тільки на одному із виходів.

Дешифратори і шифратори належать до перетворювачів кодів.

Максимальна кількість виходів дешифратора дорівнює 2, де n – кількість входів.

Якщо частина вхідних наборів не використовується, то дешифратор називається неповним і у нього

Nвих < 2n .

Якщо вхідні змінні представити як двійкову систему запису чисел, то логічна одиниця формується натому виході, номер якого відповідає десятковому запису числа.

Наприклад: A = 0, B = 1, C = 0, D =1. Числу 0101 в двійковому коді відповідає число 5 в десятковому коді, тобто при вказаній комбінації вхідних змінних F5 =1

Дешифратори широко використовуються в якості перетворювачів двійкового коду в десятковий.

ВЕОМ з допомогою дешифраторів здійснюється вибірка необхідних комірок запам’ятовуючих пристроїв, розшифровка кодів операцій з видачею відповідних керуючих сигналів.

Вумовних позначеннях дешифраторів і шифраторів використовуються букви DC I CD ( від слів decoder i coder відповідно).

Робота дешифратора описується системою логічних рівнянь складених на основі таблиці істинності

Застосування дешифраторів

Основне призначення дешифратора полягає в тому, щоб вибрати (адресувати, ініціалізувати) один об’єкт із безлічі, які знаходяться. Кожному об’ єкту присвоюють конкретну адресу (номер). Коли на входи дешифратора надходить двійковий код адреси, відповідний елемент активується за рахунок появи логічного 0 на зв’язаному з ним виході дешифратора, а інші елементи залишаються заблокованими.

Можна передбачити, щоб з одного з виходів дешифратора на визначений блок надходив керуючий сигнал, коли на входах дешифратора з’являється визначений код, що відповідає, наприклад, перевищенню якогось параметра (температури, напруги і т.д.), що повинен бути приведений до нормального рівня зазначеним блоком.

На дешифраторі можуть бути реалізовані логічні функції.

57. Класифікація електронних пристроїв

Прилади, принцип дії яких заснований на використанні потоків заряджених частинок, керованих за допомогою електричних або магнітних полів, називають електронними. Електронними приладами прийнято називати підсилювальні пристрої, засновані на електронних ефектах, що відбуваються у вакуумі, виряджених газах, твердих тілах, рідинах, на кордоні їх розділів при впливі на них електричних, магнітних, світлових, акустичних та інших полів.

Електронні прилади є досить ефективними керованими (за допомогою деякого керуючого сигналу) перетворювачами енергії, що відбирається від джерела живлення і надається споживачу. Залежно від середовища, в якому відбувається рух носіїв заряду, електронні прилади класифікують як електровакуумні (електронні та іонні) і напівпровідникові.

Велектровакуумних приладах використовується потік вільних електронів, що випускаються (емітуються) нагрітим до температури близько 10 000 К металевим електродом. Електрони рухаються в вакуумованому балоні (p 10-4 Па) під дією електричного поля, створеного між катодом і іншими електродами, службовцями для керування електронним потоком і збору електронів. Електровакуумні прилади поділяються за призначенням на електронні лампи (тріод, пентод і т. Д.), Електроннопроменеві прилади (електроннопроменеві трубки), надвисокочастотні прилади (клістрон, магнетрон, лампи біжучої хвилі і т. Д.) І фотоелектронні прилади.

Велектронних приладах, до яких відносяться електронні лампи, проходження електричного струму здійснюється тільки за рахунок вільних електронів, а в іонних як за рахунок вільних електронів, так і за рахунок іонів. Масштаби застосування електронних ламп обмежені у зв’язку з розвитком напівпровідникової техніки і особливо мікроелектроніки При великих частотах і потужностях електронні лампи ще знаходять широке застосування.

Віонних приладах використовується атмосфера інертних газів (неон, аргон, пари ртуті і т. П.). Електричні процеси в них являють собою розряд в газі, тому ці прилади називаються також газорозрядними. Використовуються іонні прилади в основному в якості реле, індикаторів.

У всіх електронних лампах джерелом вільних електронів є спеціальний електрод, званий катодом. Катод випускає електрони за рахунок явища електронної емісії.

У напівпровідникових приладах потоки носіївзаряду (електронів і дірок) рухаються в кристалічній решітці напівпровідника. За призначенням напівпровідникові прилади підрозділяються на підсилювально-перетворювальні (діоди, транзистори та ін.), Оптоелектронні (фотоелементи, фоторезистори, світлодіоди, оптрони), теплоелектричні та ін. Транзистори і тиристори економічно ефективні при заміні електронно-вакуумних пристроїв, їх застосування дає можливість вирішувати ряд нових завдань в електроніці, приладобудуванні, радіотехніці.

Електронні лампи, напівпровідникові діоди і транзистори мають нелінійні вольт-амперні характеристики і є основними нелінійними елементами, що використовуються в радіоелектроніці.

Електроніку поділяють на аналогову і цифрову.

Під аналоговою розуміють елементи, пристрої і системи, які забезпечують обробку електричних сигналів, що змінюються за законами неперервної функції, тобто в різні моменти часу можуть приймати довільні значення напруги чи струму.

В цифровій елементи займаються обробкою сигналів, що змінюються дискретно. Щоб забезпечити дискретну зміну сигналу використовують методи квантування сигналів за часом, за рівнем або одночасно.

58. D - тригер на логічних елементах І-НІ та АБО-НІ. Таблиці станів тригера.

Найпростішими зпослідовніснихцифровихвузлівєтригери – логічнісхеми, якіможутьзнаходитисьуодномуздвохстійкихстанівістрибкомпереходитивіншийстанпідвпливомзовні шніхсигналів (черезцеінколитригерназиваютьбістабільнимелементом). Перехід у інший стан частіше за все залежить не тільки від поточних значень вхідних сигналів, але й від попереднього стану тригера. Інформація про попередній стан тригера, що надходить з його виходу разом з вхідними сигналами, визначає його роботу. Саме через це тригери завжди є пристроями із зворотними зв’язками.

У цифровій техніці використовують тригери, побудовані на логічних елементах. Тригери, в свою чергу, є основою для побудови складних функціональнихцифрових вузлів різного призначення – лічильників та розподілювачів імпульсів, дільників частоти слідування імпульсів, регістрів, запам'ятовувальних пристроїв.

Інтегральні тригери класифікуються за способом отримання інформації, за принципом побудови та функціональними можливостями.

За способом отримання інформації розрізняють синхронні та асинхронні тригери. Асинхронні тригери сприймають інформаційні сигнали та реагують на них безпосередньо в момент їх появи на інформаційних входах тригера. Синхронні тригери реагують на інформаційні сигнали за умов наявності дозволяючогосигналу на спеціальному керуючому вході С, який називають входом синхронізації. Синхронні тригери у свою чергу поділяються на тригери із статичним та динамічним управлінням по синхровходу.

Тригером D-типу називається логічний пристрій з двома стійкими станами і одним інформаційним входом D. ВD-тригерах значення змінної в момент tn+1 співпадає із значенням вхідної змінної в момент tn, тому тригер такого типу в літературі називають тригером затримки.

Характеристичне рівняння D-тригеру має вид:

Qn+1=`CnQn v CnDn (4)

З рівняння видно, що при наявності тактуючого сигналу (с=1) тригер переходить в стан Qn+1=Dn, а при відсутності тактуючого сигналу (с=0) тригер зберігає попередній стан.

На рис.6 представлений варіант реалізації однотактного синхронного D-тригера, виконаного на елементах “ І-НІ”. Вхід D-інформаційний, вхід C-тактовий (синхронізуючий). При D=1 і С=1 на вході DD1.1 формується лог. рівень “0”, який поступає на входи DD1.2 і DD1.3, здійснює встановлення тригера в стан Q=1 і одночасно блокує включення DD1.2. При D=0 і C=1 вихід DD1.1 залишається закритим (на виході DD1.1 рівень ‘1”), відкриється DD1.2 і рівень ‘0” сформований на його виході, встановить тригер в стан Q=1 (Q=0). Таким чином, при C=1 в тригер завжди записується інформація, що відповідає інформації на вході .

Таблица Д-тригера

Таблица JKтригера

59. Інтегруюче коло.Параметри

Якщо вхідний сигнал подається на індуктивність, а вихідний знімається з резистора, то таке коло називається колом інтегруючого типу.

Реакція кола інтегруючого типу на одиничний вхідний перепад з амплітудою V визначається такою формулою

Таке коло може бути використане: для відфільтрування високочастотної складової (тобто як фільтр низьких частот); для виконання операції інтегрування, тобто для одержання сигналів, пропорційних інтегралу від вхідних сигналів (з визначеною погрішністю); для формування напруги, що лінійнозмінюється (трикутної чи пилкоподібної форми); для затримки імпульсних чи цифрових сигналів; для видалення фронтів імпульсів; для збільшення тривалості імпульсів, тобто для одержання сигналів із тривалістю . Крім цього складні еквівалентні схеми реальних електронних пристроїв після їхнього спрощення часто зводяться до таких ланцюгів, що істотно спрощує їхній аналіз.

60. Теорема Котельникова. Цифрове представлення аналогового сигналу, його особливості, параметри.

Теоре́ма Коте́льникова — фундаментальное утверждение в области цифровой обработки сигналов, связывает непрерывные и дискретные сигналы и гласит, что «любую функцию , состоящую из частот от 0 до , можно непрерывно передавать с любой точностью при помощи чисел, следующих друг за другом через секунд»[1].

При доказательстве теоремы взяты ограничения на спектр частот , где [2].

Такая трактовка рассматривает идеальный случай, когда сигнал начался бесконечно давно и никогда не закончится, а также не имеет во временно́й характеристикеточек разрыва. Если сигнал имеет разрывы любого рода в функции зависимости его от времени, то его спектральная мощность нигде не обращается в ноль. Именно это подразумевает понятие «спектр, ограниченный сверху конечной частотой ».

Разумеется, реальные сигналы (например, звук на цифровом носителе) не обладают такими свойствами, так как они конечны по времени и обычно имеют разрывы во временно́й характеристике. Соответственно, ширина их спектра бесконечна. В таком случае полное восстановление сигнала невозможно, и из теоремы Котельникова вытекают следствия[3][4]:

∙любой аналоговый сигнал может быть восстановлен с какой угодно точностью по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой , где — максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала;

∙если максимальная частота в сигнале равна или превышает половину частоты дискретизации (наложение спектра), то способа восстановить сигнал из дискретного в аналоговый без искажений не существует[5].

Говоря шире, теорема Котельникова утверждает, что непрерывный сигнал можно представить в виде интерполяционного ряда:

,

где — функция sinc. Интервал дискретизации удовлетворяет

ограничениям . Мгновенные значения данного ряда есть дискретные отсчёты сигнала .