Выходные буферные схемы.

Существует два типа буферных схем:

1. Схема с открытым коллектором

«И-НЕ»

Если две стандартные схемы ТТЛ логики соединить вместе по выходу и на первом выходе будет 1, а на другом 0, то они сгорят. Для того, чтобы можно было соединить несколько выходов применяются схемы с открытым коллектором. Если два и более выхода с открытым коллектором соединены параллельно, то достаточно одного согласующего регистра и схема будет работать.

2. Схема с тремя состояниями

Т1     Т2   Т3

En

Вх1   Вх2

Выход может иметь три состояния. Третье состояние характеризуется высоким выходным сопротивлением и фиксируется при подачи управляющего сигнала на специальный вход низкого потенциала. Когда управляющий вход имеет низкий потенциал, то токи через триггеры Т₁ и Т₂ не текут, что вызывает появление третьего состояния. Если управляющий вход имеет высокий потенциал, то данная схема работает как обычный инвертер.

Счетчики

Счетчик – это последовательная схема, которая производит подсчет импульсов, поступающих на его вход, и фиксирует его в определенном коде.

Классификация счетчиков:

1. По способу записи информации в счетчики:

· Синхронные

· Асинхронные

2. По способы организации сигнала переноса:

· Счетчики с параллельным и последовательным переносом

3. По направлению счета:

· Суммирующие (количество на выходе увеличивается)

· Сдвигающие

· Реверсивные

4. По модулю счета:

· Двоичные

· Недвоичные

Сумматоры

Сумматоры – это комбинационные устройства функционального назначения, предназначенные для сложения двух двоичных чисел.

Сумматоры бывают трех типов:

· Сумматоры по модулю Z

· Полусумматоры (для суммирования двух одноразрядных двоичных чисел)

· Полные сумматоры (для суммирования n-разрядных двоичных чисел)

Сумматоры имеют шифр ИМ1 – полный одноразрядный сумматор комбинационного типа для суммирования переменных А и B с учетом пересчета Р₁.

ИМ3 – полный четырехразрядный сумматор, выполненный по схеме многоразрядного сумматора с последовательным переносом. Логическая структура каждого разряда аналогична структуре ИМ1 (четыре ИМ1 в одном корпусе, за исключением отсутствия входной логики).

Дешифраторы

Кодирующим устройством называется логический узел, преобразующий многоразрядный входной код в выходной код, построенный по иному закону.

Дешифраторы – это кодирующие устройства, преобразующие двоичный код в унарный. Из всех m выходов дешифратора активный уровень имеется только на одном, а именно на том, номер которого равен поданному на вход двоичному числу. На всех остальных выходах дешифратора уровни напряжения не активны.

ИД5 – дешифратор, обеспечивающий работу семисегментного индикатора.

Мультиплексоры

Мультиплексор – многофункциональный узел, осуществляющий подключение одного из нескольких входов к выходу данных, при этом номер выбранного входа соответствует коду, поданному на адресные входы мультиплексора.

Шифратор (кодер) – устройство, выполняющее функции, обратные дешифратору.

Имеет m входов и n выходов, при подаче сигнала на 1 из входов на выходе появляется двоичный код номера активного входа.

Элементы памяти

Команды и данные в БЦВУиМ необходимо хранить и выбирать по мере необходимости. Для этой цели используют запоминающие устройства.

ПЗУ используется для хранения команд и констант. Запись на ПЗУ сложна и занимает много времени, поэтому применяется, когда требуется изменить однажды записанную информацию.

ОЗУ используется для хранения данных, изменяющихся в процессе работы (результаты вычислений или текущие данные).

Выключение питания не меняет содержания ПЗУ, а ОЗУ стирает.

Классификация ПЗУ по способу программирования:

1. ПЗУ, программируемое по заказу пользователя, или масояное программирование. Не допускается внесение изменений после доставки потребителю.

2. ПЗУ, программируемое пользователем один раз или перепрограммируемое (ППЗУ). Эти ПЗУ используют плавкие связи, которые могут быть изменены пользователем однажды, после чего их изменить нельзя.

3. ПЗУ, которые можно перепрограммировать многократно.

Структурная схема ПЗУ:

Дешифратор – это комбинационная схема, которая по требуемому одному из n возможных адресов открывает доступ к соответствующему m-разрядному слову в матрице памяти. Содержание этих m разрядов передается в выходной буферный усилитель для последующего использования.

Реализовать эту схему можно двумя способами адресации:

- линейная выборка

- выборка по принципу совпадения токов

При обращении к ПЗУ входной сигнал q поступает на дешифратор x.

Чаще ПЗУ делают по МОП технологии, так как у нее крайне низкое потребление мощности, высокое быстродействие, время жизни ячеек достигает 100 лет.

ОЗУ бывает статические и динамические.

В статических для хранения одного бита информации используется отдельный триггер, информация сохраняется пока есть питание.

В динамической ОЗУ информация хранится в виде электрического заряда емкости между затвором и подложкой (между двумя электродами МОП транзисторов).

Преимущества ОЗУ:

- в 2-3 раза меньше места на 1 бит информации

- высокое быстродействие

- потребляет меньше мощности в устойчивом режиме, но требует дополнительное схемное оборудование для регенерации.

ЦАП и АЦП.

Общие сведения:

Обычно, подаваемый источником сигнал имеет аналоговую форму (речевой, телевизионный).

Аналоговая форма сигнала определяется непрерывной функцией с мгновенными значениями в некотором интервале.

Передача и обработка сигнала может производится в аналоговой форме, однако в настоящее время, получают все большее распространение системы передачи и обработки сигналов, в которых сигнал преобразуется в цифровую форму. Полученные цифровые сигналы передаются или обрабатываются, и только на выходе из системы производится обратное преобразование из цифровой формы в аналоговую.

Преимущества цифровой формы представления информации:

1. Более высокая помехоустойчивость при передаче сигналов;

2. Независимость от времени и влияния изменений в окружающей среде;

3. Возможность построения аппаратуры с использованием последних достижений в микроэлектронике.

4. Компактность, экономичность, гибкость функционирования и изменения.

Микросхемы-преобразователи сигналов, которые по сравнению с обычными цифровыми имеют особенности:

- более высокая точность и стабильный входных и выходных характеристик в широком диапазоне температур.

- более высокие требования к контрольно-измерительной аппаратуре

- сравнительно большое число контролируемых параметров в цикле производства, при контроле готовых схем, при механических и климатических испытаниях.

ЦАП и АЦП

Широкое распространение получили в приеме, обработке и передаче большого объема информации в реальном масштабе времени