electronice digitale 1

În această secțiune, vom discuta despre elementele de bază pentru construcția de dispozitive digitale pe baza cărora a construit toate diferitele dispozitive electronice.

Tipuri de semnale electrice

DC

curent continuu (tensiune) sau un semnal constant -

semnal având o valoare constantă amplitudine a cantității electrice (curent, tensiune) în timp. Cele mai utilizate pe scară largă în organizarea alimentării cu energie electrică de joasă tensiune, surse de curent constant (tensiune) sunt baterii convenționale, baterii reîncărcabile precum și surse secundare de energie - surse de alimentare. Circuit de alimentare cu curent continuu (Gb - sursa de alimentare, R - sarcină) și graficul de timp (care prezintă schimbarea / formei în timp a semnalului).

semnal intermitent

Puls -

semnal intermitent a cărui amplitudine variază în valoare cantitativă electrică (curent, tensiune) și poate varia, de asemenea, durata (T) și semnalul formei. cele mai utilizate pe scară largă impulsuri dreptunghiulare pentru a controla dispozitivele electronice. sub forma unui singur impuls (diagramă timp) și cea mai simplă schemă de obținere a ilustrat în figura (Gb - sursa de alimentare, S - comutator, R - sarcină).
Principiul unui singur impuls dreptunghiular - o descriere a conformității cu Regulamentul grafic parcele S a comutatorului:
1-2 porție: nu există curent - comutator S este deschis (poziția inițială a diagramei). În această stare de electronice digitale are un semnal de valoare „0“ (zero);
2-3 complot, punct în care circuitul S - curentul creste brusc;
3-4 porțiune: are o valoare de curent constant - S este închis. În această stare de electronice digitale are un semnal de valoare „1“ (unitate);
4-5 complot, moment în care deschiderea S - curentul scade brusc;
5-6 porție: nu există nici un curent - S este deschis corespunde cu valoarea „0“ -.

Tipuri de semnale periodice simple,

1. Un curent alternativ (tensiune) -

semnal având o valoare de amplitudine variabilă a cantității electrice (curent, tensiune), în timp, în plus față de amplitudinea caracterizată prin parametri precum perioada T și frecvența f, care poate varia, de asemenea. Cel mai adesea sub tensiune de curent alternativ este destinat rețelei de consum de tensiune în România, având următorii parametri: U = 220V, f = 50Hz. Forma de undă undă sinusoidală în figura mai simplu sistem de alimentare CA și graficul de timp.

2. Periodic pătrat val -

semnal care este format prin aplicarea impulsuri dreptunghiulare identice instalate de frecvență de repetiție f. Figura cronologie semnal dreptunghiular periodic. Utilizate pe scară largă într-un microprocesor pentru sincronizarea artei, acesta este obținut prin generatorul de impulsuri dreptunghiulare.

3. semnal Sawtooth -

semnal, o formă sawtooth, caracterizată prin frecvența de repetiție amplitudine și puls. Utilizate pe scară largă pentru sincronizare în diverse dispozitive electronice. Figura prezintă graficul de timp al semnalului sawtooth.

sistem de sincronizare

Generator de sistem de sincronizare

Generatorul de impulsuri dreptunghiulare controlează acțiunile tuturor componentelor tehnologiei digitale. Sincronizează funcționare a microcontrolerului și celelalte elemente ale sistemului informatic. Formarea unui interval de timp de bază în timpul căreia s-ar putea produce evenimentul, este participă astfel, în toate operațiunile. în eșecul generatorului duce la defectarea întregului sistem, sau conduce la o funcționare instabilă a componentelor individuale - în general, consecințele sunt imprevizibile.

Cele mai simple variante de realizare ale generatorului poate fi implementat pe RC simplu circuit. oscilatoare de cristal sunt folosite pentru a obține semnale extrem de stabile.

porți logice -

elementele de bază ale electronicii digitale, efectua funcții logice simple, cum ar fi NU, AND, OR, NAND sau NOR. Principiul de funcționare se bazează pe conversia semnalelor de informație de intrare în semnale de ieșire logică, în conformitate cu funcționarea logică a celulei. Pentru identificarea lor se folosesc simboluri logice. mai jos în legătură cu tabele de adevăr. care reflectă logica elementelor respective. Adevărul tabel 0 semnifică un nivel de tensiune joasă LOW, 1 - mare mare.

O poartă SAU (operațiune bulvaya OR (OR)) - principiul de funcționare a celulei apare ca „ceva sau toate“, intrarea A este conectată la intrarea într-o Boolean operație OR, adică unu logic la ieșirea obținută numai în cazul în care cel puțin un semnal de intrare este un nivel ridicat. Figura prezintă schematic două moduri de denumiri de elemente, precum și un tabel de adevăr.

Combinație de elemente logice.

Sistemele digitale sunt bazate pe combinații de elemente logice. Astfel de combinații pot fi descrise de tabelul de adevăr, funcția booleană sau circuitele logica.
În practică, cel mai frecvent întâlnite porți logice mai complexe, cum ar fi NAND sau NOR, adică primul produs OR sau operație, iar rezultatul inversat. Cu toate acestea, aceste elemente, de asemenea, fac parte din elementele de bază ale tehnologiei digitale. Tabelul de adevăr este ușor de obținut prin inversarea semnalelor de ieșire ale elementelor respective.
Pentru simplitate de notație inversat de intrare sau ieșire inversie notată cu cercuri, vezi figura de mai jos.

Flip-flops și încuietori.

Folosind doar elementele de bază enumerate mai sus, pot fi preparate scheme de control automate sofisticate - aceste scheme sunt numite circuite logice combinaționale.
Pentru mai multe unități funcționale complexe folosind elemente sunt numite declanșatori. Acestea sunt utilizate în dispozitive pentru a forma circuite logice seriale. Caracteristica principală este capacitatea de a stoca intrările de declanșare, chiar dacă acestea sunt eliminate. Această caracteristică vă permite să construiască un dispozitiv pentru stocarea datelor digitale, calcule și conversii. Acesta este adesea folosit pentru a genera întârzieri.
Inițială de start-up (set valoare nachalnog) de declanșare este o etapă importantă a activității sale. Cu titlu de declanșare declanșatori pot fi activate sau nivelul pulsului. Plot 2-3 - margine pozitivă; 4-5 complot grafic - marginea negativă; secțiunea 3-4 descriere de nivel înalt; 1-2 sau 5-6 este scăzută. Graficul de puls dreptunghiular.
Nu mai puțin important este de a sincroniza toate dispozitivele de circuite digitale în timp pentru a rezolva această problemă, utilizați ceasul (ceas). sunt alimentate la o intrare de sincronizare.

D-flip-flop (de asemenea, denumite informații de declanșare). Simboluri grafice: Intrare:
- D (pentru date);
- C (semnal de sincronizare sau intrarea de ceas). Simbol grafic „> - margine pozitivă“ la intrarea circuitului logic C înseamnă că datele sunt transferate de la intrare la ieșire ceas schimbarea de la un nivel scăzut la un nivel ridicat (secțiunea 2-3 descriu puls rectangular generat). Un exemplu de impulsurile de sincronizare poate fi semnal dreptunghiular periodic.
lansat:
- Q și Q vzaimoinversnyh în general, are două ieșiri, notate Q și Q (HE-Q) se numește ieșire normală Q iar ieșirea Q are semnificația opusă și se numește ieșire complementară sau inversă a declanșatorului.

Tabelul de adevăr stărilor statice ale D-flip-flop

Notă: 0 - LOW; 1 - MARE; * - nu contează; ↑ - tranziția de la LOW la ceasul HIGH.

Adevărul Tabelul D-flip-flop: Setarea și resetarea bistabilului sunt considerate în raport cu ieșirea Q. D-bistabilului poate fi în trei stări:
Set (sau activa) un declanșator înseamnă că ieșirea Q este setată 1. Acest lucru se întâmplă atunci când alimentarea cu intrare 1 și un D flip-flop atunci când schimbă impuls de ceas C la semnal pozitiv.
Resetarea (setarea la zero) pe trăgaci. Reset flop înseamnă Q de ieșire pentru a reveni la starea 0.
Setați modul de așteptare de stocare de stat obținute în ciclul anterior. În această stare de schimbare a datelor de intrare nu duce la pierderea datelor anterioare, și anume starea ieșirilor rămâne neschimbat (semnal de memorat).

JK-declanșare (de asemenea, numit de date de declanșare). Simboluri grafice: Intrare:
- J și K sunt două date de intrare;
- C (semnal de sincronizare sau intrarea de ceas). simbol „cercuri și inversiunea> - margine negativ al impulsului“ grafic pe intrarea C a circuitului logic înseamnă că datele sunt transferate de la intrare la ieșire ceas schimbarea de la un nivel ridicat la o valoare scăzută (4-5 grafic grafic care descrie un puls dreptunghiular). Un exemplu de impulsurile de sincronizare poate fi semnal dreptunghiular periodic.
lansat:
- Q și Q vzaimoinversnyh în general, are două ieșiri, notate Q și Q (HE-Q) se numește ieșire normală Q iar ieșirea Q are semnificația opusă și se numește ieșire complementară sau inversă a declanșatorului.

Tabelul de adevăr stărilor statice JK-flip-flop

Notă: 0 - LOW; 1 - MARE; * - nu contează; ↓ - o tranziție de la mare la impuls de ceas LOW.

Adevărul Tabel JK-declanșare: JK-declanșare poate fi în patru state:
Trigger când J și K intrări primesc H-nivel la fiecare ceas nivelurile de ieșire de impulsuri sunt modificate secvențial - HIGH-LOW-HIGH-LOW etc. (adică, funcționează în modul de numărare) ...
Set / activa un declanșator înseamnă că, cu intrările J = 1 și K = 0 și impulsurile de ceas, la trecerea de la H la ieșire L-Q stare trece în starea HIGH.
Resetarea (setarea la zero) de declanșare - de declanșare primește ieșire Q LOW de stat.
Setați starea de repaus - lipsa de acțiune din partea unui declanșator. Intrare J și K au stat LOW, intrarea de tact C nu are nici un efect asupra semnalelor de ieșire.

Exemplele de realizare a circuitelor digitale:

Patru biți contra asincron

Cu compus succesive JK-bistabile (randament Q din fiecare zăvor este conectată la intrarea de tact a următoarei) este ușor de obținut „divizorul 2n» sau un contor binar. Rețineți că efectul direct al Q de ieșire a fiecărui flip-flop la intrarea de ceas are loc numai după care se încadrează marginea (front descrescător) pe semnalul de intrare de ceas.

Împărțitor 2n -
Când Cascading cele patru JK-bistabilele primim contra-divizor 16, adică la ieșirea ultimului bistabilului format prin impulsuri dreptunghiulare cu o frecvență egală cu 1/16 a frecvenței semnalului de ceas de intrare. La fiecare etapă (declanșare) există diviziune în frecvență de 2, un total de patru etape divizoare este 2 la puterea 4 (2h2h2h2 = 16).

contra -
Fiecare impuls de ceas conduce la o schimbare de stare a semnalelor de ieșire Q, prin care aceste modificări sunt în concordanță cu regulile numărului binar, în care ieșirea primului flip-flop corespunde cu cel mai puțin semnificativ (pe graficul multidirecțional), iar ultima ieșire (a patra flip-flop) - cel mai semnificativ bit (pe NWR grafic) . Având în vedere diagrama de sincronizare pentru cele patru ieșiri Q, vom vedea o creștere a valorii cu fiecare ciclu de ceas 0-15 (în reprezentarea binară). Hrănirea Indicator ieșiri conținutului (de exemplu, LED-uri) pot fi construite pentru a reprezenta numărarea datelor cu circuite care permit într-o formă inteligibilă pentru individ.
Acest contor are o utilizare foarte răspândită în industrie, cu toate acestea, diverse modificări sunt disponibile sub formă de circuite integrate cu un singur cip, cont pentru diferite formate, cum ar fi 4-biți BCD multe și digitale contoare.