Ответы на экзаменационные вопросы по ЭиС
.pdf
принцип построения микроэлектронных схем означает, что транзисторы соединены между собой непосредственно. ТТЛ-схемы имеют большее быстродействие, чем аналогичные микросхемы, построенные по КМОП- техно-логии, однако потребляют больше электроэнергии и требуют стабильной работы источников питания.
ТТЛ применяется в персональных и промышленных компьютерах, в контрольно-измерительной аппаратуре и др. Входные и выходные цепи электронного оборудования выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ. Технология ТТЛ стала известной среди разработчиков электронных систем в 1962 году, когда фирма Texas Instruments представила серию интегральных микросхем 7400. Эта серия микросхем стала промышленным стандартом. ТТЛ-микросхемы стали первыми приборами, применение которых позволило внедрить цифровые методы обработки информации для задач, ранее решавшихся исключительно аналоговыми методами.
23) Элементы КМОП-логики можно рассматривать как обобщение
КМОП-инвертора. Общая закономерность построения таких элементов заключается в том, что параллельное соединение транзисторов с каналами pUвых R1 R2 R3 VT1 VT2 VT3 +Eк Uвх1 Uвх2 301 типа сопровождается последовательным соединением транзисторов с каналами n-типа и наоборот
КМОП-элементы ИЛИ-НЕ занимают на кристалле значительно большую площадь, чем элементы И-НЕ
24) ИМС - это электронная схема, выполненная на одном кристалле полупроводника и упакованная в корпус. Все ИМС делятся на два вида: аналоговые и цифровые (логические).
Самые простые логические ИМС содержат в одном корпусе несколько логических элементов. Логический элемент - часть ИМС, выполняющая какую-либо логическую функцию над одним или несколькими входными сигналами. Самых простых логических функций всего три: И, ИЛИ, НЕ.
27)К характеристикам цифровых ИМС относятся:
Входные характеристики – это зависимость входного тока Iвх ИМС от величины входного напряжения. Iвх = f (Uвх).
Кривая 1 – для ИМС, у которых входной ток максимален при логическом нуле на входе.
Кривая 2 – это характеристика ИМС, у которых входной ток максимален при логической еди-
нице на входе.
Передаточные характеристики. Это зависимость выходного напряжения ИМС от входного.
Кривая 1 – для ИМС с инверсией.
Кривая 2 – для ИМС без инверсии.
Параметры ИМС.
Параметры ИМС подразделяются на две группы – статические и динамические.
1. Статические параметры характеризуют работу ИМС при статических
0 или 1 на входе и выходе.
К статическим параметрам относятся:
1.Напряжение источника питания Uип.
2.Входные и выходные напряжения логического нуля и логической единицы: Uвх0, Uвх1, Uвых0, Uвых1.
3.Входные и выходные токи логического нуля и логической единицы: Iвх0, Iвх1, Iвых0,
Iвых1.
4. Коэффициент разветвления показывает количество входов микросхем нагрузок, кото
рые можно подключить к данной микросхеме без потери её работоспособности (характеризует нагрузочную способность ИМС): Кр.
5. Коэффициент объединения по входу Коб показывает, количество входов микросхемы,
по которым реализуется выполняемая ею функция.
6. Напряжение статической помехи – это максимально допустимое статическое напряже-
ние на входе, при котором микросхема не теряет свой работоспособности. Характери-
зует помехоустойчивость ИМС. Обозначение: Uст.п.
7.Средняя потребляемая мощность от источника питания Pпот.ср.
28) Основные электрические параметры логических микросхем
определяют возможность совместной работы ИМС разных серий в составе аппаратуры. К таким параметрам отно-сятся: быстродействие, потребляемая от источника питания мощность РПОТ, помехоус-
тойчивость UПОМ, коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная
способность) КРАЗ; коэффициент объединения по входу КОБ.
Быстродействие
Помехоустойчивость определяется уровнями входного сигнала, которое
не вызывает ложного срабатывания. Различают статическую и динамическую помехоустойчивость.
29.Какие варианты управления входами логических ИМС вы знаете? Дайте характеристику существующим вариантам.
30.Назовите свойства и параметры последовательностных узлов. Постройте схему асинхронного RS-триггера на логических элементах.
Последовательностными узлами являются такие объекты, значения выходных состояний которых в текущий момент времени определяются текущими значениями их входных переменных и предшествующими состояниями. В качестве сменяемых и хранимых состояний рассматриваются напряжения и токи между узлами некоторой электрической цепи
31. Назовите основные модификации регистров электронных средств. Охарактеризуйте особенности работы с каждой модификацией.
Регистры промежуточного хранения данных. Предназначены для хранения многобитовых параллельных кодов (многоразрядных слов). Используются при выполнении различных операций по обработке данных.
Регистры сдвигового преобразования форматов Предназначены для перемещения сблокированных наборов чисел вдоль строк ограниченной длины с заполнением освобождаемых разрядов по определенному правилу
Регистры счёта импульсных последовательностей. Предназначены для подсчёта количества управляющих импульсов.
32. Назначение и особенности работы сдвиговых регистров. Как применительно к позиционной записи двоичного числа определяется сдвиг влево и сдвиг вправо? Что происходит с вытесняемым из регистра сдвига битом? Чем заполняется свободное место в регистре после сдвига?
Назначение – перемещение сблокированных наборов чисел вдоль строк ограниченной длины. Применительно к позиционной записи двоичного числа сдвиг влево определяется как перемещение содержимого строки в направлении старшего разряда, при этом младший разряд освобождается и должен быть заполнен вытесненным битом либо фиксированным значением 0 или 1. Вытесняемый бит также может быть удалён. Сдвиг влево эквивалентен операции умножения на 2. Сдвиг вправо выполняется в обратном направлении и эквивалентен делению на 2.
33. Дешифраторы. Принцип работы, УГО, наращивание разрядности. Примеры использования и особенности применения дешифраторов.
Дешифратор – комбинационная логическая схема, у которой каждой комбинации ее входных сигналов соответствует только один избранный выход системы. Преобразует двоичный код в другие системы счисления.
Число входов дешифратора равно числу двоичных разрядов во входных кодовых комбинациях.
Число выходов равно числу возможных входных кодовых комбинаций сигналов.
34. Мультиплексоры. Принцип работы, УГО. Примеры использования и особенности применения мультиплексоров.
ультиплексор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.
35. Шифраторы. Принцип работы, УГО. Примеры использования и особенности применения шифраторов.
Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду.
36. Сумматоры. Принцип работы, УГО. В чем различие функции сумматора и полусумматора? Каким образом реализуется полусумматор. Как соединяются сумматоры для наращивания разрядности.
Сумматор предназначен для алгебраического сложения двух входящих логических сигналов. Сумматор отличается от полусумматора наличием дополнительного входа переноса
37. Триггер Шмитта. Принцип работы, УГО. Примеры использования и особенности применения триггеров Шмитта.
риггер Шмитта — двухпозиционный переключающий элемент, статическая характеристика которого имеет зону неоднозначности — петлю гистерезиса.
Схема, передаточная характеристика и условное обозначение:
38. Компаратор. Принцип работы, УГО. Примеры использования и особенности применения компараторов. Как можно реализовать компаратор с двумя выходами?
Компаратор аналоговых сигналов — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая сигнал высокого уровня, если сигнал на неинвертирующем входе («+») больше, чем на инвертирующем (инверсном) входе («−»), и сигнал низкого уровня, если сигнал на неинвертирующем входе меньше, чем на инверсном входе. Значение выходного сигнала компаратора при равенстве входных напряжений, в общем случае не определено.
39. Где применяется аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование? Какие виды информационно-кодовых последовательностей используются в аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователях, дайте им краткую характеристику?
Применяется в звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуре, а также в различных измерительных приборах. Виды кодов: Прямой код со знаком, Смещенный двоичный код, Дополнительный код, Обратный код
40. Цифро-аналоговый преобразователь. Принцип работы, УГО, основные методики преобразования. Изобразите вариант схемы ЦАП. Изменение разрядности ЦАП.
Цифро-аналоговый преобразователь — устройство, предназначенное для преобразования входной величины, представленной последовательностью числовых кодов, в эквивалентные им значения заданной физической величины.
41. Аналого-цифровой преобразователь. Принцип работы, УГО, основные методики преобразования. Изобразите вариант схемы интегрирующего АЦП. Как реализуется АЦП параллельного действия, в чем его преимущества?
Аналого-цифровой преобразователь — устройство, предназначенное для преобразования непрерывно изменяющейся во времени аналоговой физической величины в эквивалентные ей значения числовых кодов.