- •«Национальный исследовательский
- •I. Основы АнАлоговой электроники
- •1. Задачи, решаемые электронной техникой, и элементы, необходимые для их решения
- •1.1. Электрические сигналы. Временное и спектральное представление
- •1.2. Усиление электрических сигналов
- •1.3. Модуляция сигналов
- •1.3.1. Амплитудная модуляция
- •1.3.2. Импульсно-кодовая модуляция
- •1.3.3. Широтно-импульсная модуляция
- •А б Рис. 1.19. Компаратор: а – схема; б – временные диаграммы при шим1.4. Фильтрация сигналов
- •1.5. Хранение и отображение информации
- •1.6. Преобразование электрической энергии
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты первой главы
- •2. Математический аппарат описания электронных элементов
- •2.1. Описание нелинейных элементов
- •2.2. Линеаризация нелинейных уравнений
- •2.3. Частотный анализ линеаризованных цепей
- •2.4. Временной анализ линеаризованных цепей
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты второй главы
- •3. Полупроводники – основа современной элементной базы электроники
- •3.1. Преимущества полупроводниковых элементов перед электровакуумными
- •3.2. Физические основы электропроводности полупроводников
- •3.3. Электропроводность беспримесного (собственного) полупроводника
- •3.4. Электропроводность примесных полупроводников
- •3.4.1. Донорная примесь
- •3.4.2. Акцепторная примесь
- •3.6. Инерционностьp-n-перехода
- •3.6.1. Зарядная емкостьp-n-перехода
- •3.6.2. Диффузионная емкость
- •3.7. Пробой p-n-перехода
- •3.7.1. Тепловой пробой
- •3.7.2. Электрический пробой
- •3.8. Математическая модельp-n-перехода
- •3.9. Переходметалл – полупроводник
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты третьей главы
- •4. Многопереходные электронные элементы
- •4.1. Полупроводниковые триоды (биполярные транзисторы)
- •4.2. Активный режим работы биполярного транзистора
- •4.3. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима
- •4.4. Инерционность биполярного транзистора
- •4.5. Пробой коллекторного перехода
- •4.7. Нелинейная модель биполярного транзистора
- •4.8. Линеаризованная модель биполярного транзистора
- •4.9. Ключевой режим биполярного транзистора
- •4.10. Полевые транзисторы
- •4.11. Полевые транзисторы с управляющимp-n-переходом
- •4.12. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.13. Ключевой режим работы полевых транзисторов
- •4.14. Тиристоры
- •4.15. Элементы оптоэлектроники
- •4.15.1. Управляемые источники излучения
- •4.15.2. Фотоприемники
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты четвертой главы
- •5. Основы теории электронных усилителей
- •5.1. Общие положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.2. Обратная связь в усилительных устройствах
- •5.2.1. Влияние обратной связи на коэффициент усиления.
- •5.2.2. Влияние обратной связи на нестабильность усилителя
- •5.2.3. Влияние обратной связи на нелинейные искажения и шумы усилителя
- •5.2.4. Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя
- •5.2.5. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •5.2.6. Коррекция частотных характеристик для обеспечения устойчивости усилителя
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.3. Принципы построения усилительных каскадов
- •5.3.1. Цепи задания и стабилизации режима покоя
- •5.3.2. Элементы связи усилительных устройств
- •К Рис. 5.34. Оптическая связь онтрольные вопросы и задания
- •5.4. Операционные усилители
- •5.4.1. Модели оу
- •5.4.2. Масштабирующий инвертирующий усилитель
- •5.4.3. Масштабирующий неинвертирующий усилитель
- •5.4.4. Суммирующий усилитель
- •5.4.5. Вычитающий усилитель
- •5.4.6. Интегрирующий усилитель
- •5.4.7. Нелинейные функциональные преобразователи сигналов
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. Усилители мощности
- •5.5.1. Линейные усилители мощности
- •5.5.2. Усилители мощности ключевого типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты пятой главы
- •6. Автогенераторы
- •Основные результаты шестой главы
- •7. Источники вторичного электропитания электронных устройств
- •7.1. Классическая схема вторичного источника (без преобразования частоты сети)
- •7.2. Функциональные элементы вторичных источников электропитания
- •7.2.1. Преобразователи переменного напряжения
- •7.2.2. Стабилизаторы постоянного напряжения
- •7.3. Вторичные источники с преобразованием частоты сети
- •Vd Схема упр.
- •Vd Схема упр. Ul
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты седьмой главы
- •II. Основы цифровой электроники
- •1. Введение
- •2. Логические функции
- •2.1. Логические функции и способы их представления
- •2.2. Основы алгебры логики
- •2.2.1. Функция не
- •2.2.2. Функция или
- •2.2.3. Функция и
- •2.3. Логические элементы и-не, или-не
- •2.3.1. Элемент и-не (штрих Шеффера)
- •2.3.2. Элемент или-не (стрелка Пирса)
- •2.4. Синтез логических устройств
- •2.5. Выбор системы логических элементов
- •2.6. Минимизация логических функций
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Характеристики и параметры логических элементов, основы схемотехники
- •3.1. Логические уровни, нагрузочная способность
- •3.2. Логические элементы с тремя состояниями
- •3.3. Быстродействие логических элементов
- •3.4. Помехоустойчивость логических элементов
- •3.5. Число входов логических элементов
- •3.6. Специальные типы логических элементов. Логические элементы с открытым коллектором
- •3.6.1. Расширители числа входов
- •3.6.2. Схема согласования уровней
- •3.6.3. Логический элемент с разрешением по входу
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Цифровые устройства комбинационного типа
- •4.1. Преобразователи кодов, шифраторы, дешифраторы
- •4.2. Мультиплексоры
- •4.3. Сумматоры
- •4.4. Цифровые компараторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Последовательностные цифровые устройства
- •5.1. Триггеры
- •5.1.5. Триггер Шмитта
- •5.2. Цифровые счетчики импульсов и делители частоты следования
- •5.2.1. Двоичные счетчики
- •5.2.2. Недвоичные счетчики
- •5.3. Регистры
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Генераторы импульСныхСигналов
- •6.1. Автогенераторы прямоугольных импульсов (мультивибраторы)
- •6.2. Ждущий (заторможенный) режим генераторов
- •6.3. Интегральные таймеры
- •6.4. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (тока)
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. УстройствасОпРяжЕнияцифровых и аналоговых систем
- •7.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •7.2. Аналого-цифровые преобразователи
- •7.2.1. Ацп последовательного приближения
- •7.2.2. Ацп параллельного типа
- •7.2.3. Ацп интегрирующего типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Введение в микропроцессорную технику
- •8.1. Арифметическо-логические устройства
- •8.2. Полупроводниковые запоминающие устройства
- •8.3. Программируемые логические интегральные матрицы
- •8.4. Интерфейсные устройства
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение справочные данные интегральных схем
- •Литература
- •Оглавление
4.2. Мультиплексоры
М
Таблица 4.5
А2
А1 F
0
0
x1
0
1
x2
1
0
x3
1
1
x4
Функционирование двухразрядного мультиплексора представлено таблицей истинности (табл. 4.5). Работа мультиплексора описывается логическим уравнением
. (4.1)
В соответствии с уравнением для построения мультиплексора необходим элемент 3И-4ИЛИ и два инвертора. Структурная схема приведена на рис. 4.8, графическое изображение мультиплексоров – на рис. 4.9.
Рис. 4.7. Структурная схема мультиплексора |
Рис. 4.9 Условное обозначение мультиплексоров |
Мультиплексоры в интегральном исполнении, кроме адресных и информационных входов, имеют один или два входа разрешения (Е). Наличие этих входов позволяет осуществлять наращивание мультиплексоров.
На рис. 4.10 показано построение трехразрядного мультиплексора на двух двухразрядных. В качестве третьего адресного входа (А3) используется вход разрешения (Е).
Рис. 4.10. Схема наращивания мультиплексоров
Мультиплексоры являются универсальными логическими устройствами, на основе которых можно строить различные комбинационные схемы. Возьмем двухразрядный мультиплексор (41). В уравнении (4.1), описывающем его работу в скобках представлены минтермы адресующих переменных. При переходе к режиму универсального логического модуля (УЛМ) меняют назначение входов мультиплексора: адресные входы становятся информационными (Аi=Xi), а информационные – настроечными. В этом случае при каждом наборе входных переменных (х) к выходу подключается соответствующий вход. Подавая на этот вход значение функции при этом наборе (0, 1), на выходе будет реализована данная функция. При увеличении числа аргументов (х) растет количество настроечных входов. Перенос одного или нескольких аргументов (х) в число сигналов настройки позволяет реализовать на том же оборудовании функцию с числом аргументов большим, чем при настройке УЛМ с константами (0 или 1). В этом случае надо использовать адресные входы для тех аргументов (входных переменных реализуемой функции), которые входят в большинство минтермов. В качестве примера рассмотрим реализацию функции с помощью мультиплексора 41. Примем х1=A1; х2=A2, тогда таблица состояний для данной функции может быть представлена в виде табл. 4.6. При х1= х2 = 0 на выход будет подключен первый вход мультиплексора и на него подается аргумент х3 и т. д. (рис 4.11).
Таблица 4.6
|
Рис. 4.11. УЛМ на мультиплексоре |
Демультиплексор – схема, выполняющая обратную функцию мультиплексора, т. е. это комбинационная схема, имеющая один информационный вход, n информационных выходов (F1Fn) и K управляющих входов.
Полный демультиплексор имеет n = 2K выходов (Таблица состояний демультиплексора 14 см. табл. 4.7).
С
Таблица
4.7 0 0
0 1
1 0
1 1
;
;
;
.
Соответственно, для построения требуется два инвертора и четыре элемента И на три входа. Условное изображение демультиплексора приведено на рис. 4.12.
Рис. 4.12. Условное изображение демультиплексора
Надо заметить, что мультиплексоры и демультиплексоры в сериях на биполярных транзисторах коммутируют только цифровые сигналы, т. е. 0 или 1.
В сериях на полевых транзисторах строятся двунаправленные ключи. На рис. 4.13 приведена функциональная схема такого мультиплексора. В зависимости от сигнала на адресном входе замыкается соответствующий ключ, через который передаются как цифровые, так и аналоговые сигналы. В зависимости от того, что использовать в качестве входных и выходных выводов, такая схема может работать и как мультиплексор, и как демультиплексор. Возможность коммутации двуполярных сигналов определяет широкое применение таких мультиплексоров в аналоговых устройствах для управления их параметрами цифровым кодом.
Рис. 4.12. Функциональная схема мультиплексора-демультиплексора