Электроника 17 Электроника 3 Цифр. эл

Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 1. Всего 29
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ
ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
И
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
ИНФОРМАЦИИ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 2. Всего 29
Импульсный
режим
работы
электронного
устройства характерен резкими изменениями токов и
напряжений. В промежутках времени между этими
изменениями токи и напряжения изменяются
сравнительно мало. Импульсный режим широко
используется в устройствах силовой и цифровой
электроники.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 3. Всего 29
Активные приборы (например, транзисторы) при
импульсном режиме используются как ключи, т.е.
основную долю времени находятся или в открытом
или в закрытом состоянии, и только в течение очень
коротких
отрезков
времени
находятся
в
промежуточном состоянии. В соответствии с этим
импульсный
и
ключевой
режимы
иногда
отождествляют.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 4. Всего 29
Импульсный режим работы устройств силовой
электроники позволяет существенно повысить КПД.
Импульсный
режим
работы
устройств
информативной электроники имеет два важнейших
преимущества:
1.Резко повышается помехоустойчивость, так как
обычно не возникает проблемы отличить одно
состояние схемы от другого даже при высоком
уровне помех, а именно состояние схемы определяет
информацию о преобразуемом сигнале.
2.Информация о сигнале простым и естественным
образом представляется в цифровой форме, что
позволяет использовать большие и всё возрастающие
возможности цифровой обработки информации.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 5. Всего 29
Описание импульсных сигналов
Некоторые формы импульсов
Прямоугольный
Треугольный
Пилообразный
Колоколообразный
u
B
0
А
C
D
t
АВ – фронт импульса (передний фронт);
ВС – вершина импульса;
CD – срез (задний фронт);
AD – основание импульса.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 6. Всего 29
Идеализированный, но более сложный импульс
u
Um
U
0
UОБР
tС
tФ
t
tX
tИ
tИ – длительность импульса;
tФ – длительность фронта импульса;
tС – длительность среза импульса;
tХ – длительность хвоста импульса;
Um – амплитуда импульса;
U – спад вершины импульса;
UОБР – амплитуда обратного выброса.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 7. Всего 29
При определении параметров реальных
импульсов обычно нет возможности однозначно
разделить импульс на характерные участки,
поэтому в этих случаях параметры импульсов
определяют, исходя из тех или иных соглашений.
Пример показан ниже.
u
Um
0,9Um
0,1Um
0
t
tФ
tИ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 8. Всего 29
Периодическая последовательность импульсов
u
0
tИ
tП
t
T
T
1
f
– период повторения импульсов
f 
1
T
– частота повторения импульсов
tП
- длительность паузы
T
– скважность импульсов
tИ
1 t
К З   И – коэффициент заполнения
Q Т
Q
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 9. Всего 29
Цифровые ключи на биполярных транзисторах
EП
RБ1
RК
VT
RБ2
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 10. Всего 29
ЛОГИЧЕСКИЕ
ФУНКЦИИ И АЛГЕБРА
ЛОГИКИ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 11. Всего 29
В устройствах цифровой электроники
используются элементы, входные и выходные
сигналы которых могут принимать лишь два
значения: логической единицы «1» и
логического нуля «0». Эти элементы
называются логическими и они осуществляют
операции с двоичными числами.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 12. Всего 29
Для описания алгоритмов работы и структуры
логических схем используют алгебру логики
(булеву алгебру). В основе алгебры логики лежат
три основные логические операции:
НЕ – логическое отрицание (инверсия);
ИЛИ – логическое сложение (дизьюнкция);
И – логическое умножение (коньюнкция).
Операция ИЛИ над двумя переменными x и y
записывается в виде x + y.
Операция И над двумя переменными x и y
записывается в виде x  y.
Операция НЕ над переменной х записывается
в виде
Автор Останин Б.П.
х.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 13. Всего 29
Фактически каждая логическая операция задаёт
функцию своих аргументов (переменных). Поэтому
можно говорить о функциях дизьюнкции,
коньюнкции и инверсии.
Число аргументов функций дизьюнкции и
коньюнкции может быть произвольным (больше
двух).
Некоторая логическая операция может быть
задана в:
1. Алгебраической форме;
2. В виде таблицы истинности.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 14. Всего 29
Пример задания логической операции в
алгебраической форме. Как и в обычных
алгебраических выражениях для задания порядка
действий используются скобки.
f ( x1 , x2 , x3 )  x1  x2  x3  ( x1  x2 )  ( x1  x 3 )
Таблицей истинности называется таблица,
содержащая
все
возможные
комбинации
значений
входных
переменных
и
соответствующие им значения логической
функции. Так для логической функции n
переменных таблица содержит 2n строк и n + 1
столбцов.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 15. Всего 29
х1
х2
…
хn
f(х1, х2, …, хn)
0
0
…
0
f(0, 0, …, 0)
0
0
…
1
f(0, 0, …, 1)
…
…
…
…
…
1
1
…
1
f(1, 1, …, 1)
Таблицы истинности функций И, ИЛИ, НЕ
Функция И
Функция ИЛИ
x
y
f(x, y)
x
y
f(x, y)
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
1
Автор Останин Б.П.
Функция НЕ
х
f(x)
0
1
1
0
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 16. Всего 29
Таблица истинности для вышеприведённого примера
f ( x1 , x2 , x3 )  x1  x2  x3  ( x1  x2 )  ( x1  x 3 )
Автор Останин Б.П.
х1
х2
х3
f(х1, х2, х3)
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 17. Всего 29
Основы алгебры логики
1.
х0  х
1.
2.
х 1  1
2.
3.
хх  х
3.
х0  0
х х  х
4.
х  х 1
4.
х х  0
5.
хх
5.
6.
х y  yх
6.
7.
х  x y  х
7.
8.
х  ( y  z)  ( x  y)  z
8.
х  ( x  y)  х
х  ( y  z)  ( x  y)  z
9.
х  ( y  z)  ( x  y)  ( x  z)
9.
х  ( y  z)  x  y  x  z
10.
х  y  x y
10.
х y  x  y
11.
( х  y)  ( x  y)  y
11.
х y  x y  y
Автор Останин Б.П.
х 1  х
х y  yх
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 18. Всего 29
Все
теоремы
представлены
парой
соотношений, каждое из которых получается
заменой операции И на ИЛИ, операции ИЛИ на
И, логической единицы на логический 0 и
логического 0 на логическую1. Это означает, что
теоремам булевой алгебры присуще свойство
симметрии,
известнее
как
принцип
двойственности.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 19. Всего 29
Схемотехника логических элементов разных логик
Характерной особенностью ТТЛ является
использование многоэмиттерных транзисторов.
Эти транзисторы сконструированы так, что
отдельные эмиттеры не влияют друг на друга.
Каждому эмиттеру соответствует свой p-nпереход.
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 20. Всего 29
Схема И-НЕ ТТЛ
Из анализа показанной ниже схемы, можно сделать вывод,
что если на один из входов или на оба входа подать низкий
уровень напряжения, то ток базы транзистора VT2 будет равен
нулю ( транзистор VT2 находится в состоянии насыщения), и
на его коллекторе будет высокий уровень напряжения. Если на
оба входа подать высокий уровень напряжения, то через базу
транзистора VT2 будет протекать большой базовый ток и на
коллекторе транзистора VT2 будет низкий уровень напряжения,
т.е. данный элемент реализует функцию И-НЕ:
u ВЫХ  u1  u 2
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 21. Всего 29
EП
RБ
RК
VT1
VT2
u1
Автор Останин Б.П.
uВЫХ
u2
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 22. Всего 29
Схема ИЛИ-НЕ логики n-МОП
VT3
VT1
u1
VT2
uВЫХ
u2
VT1 и VT2 - управляющие транзисторы. VT3 – нагрузочный транзистор.
Если оба транзистора VT1 и VT2 закрыты, то на выходе устанавливается
высокий уровень напряжения. Если одно или оба напряжения u1 и u2 имеют
высокий уровень, то открывается один или оба транзистора VT1 и VT2 и на
выходе устанавливается низкий уровень напряжения, т.е. реализуется
функция
Автор Останин Б.П.
u ВЫХ  u1  u 2
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 23. Всего 29
РЕАЛИЗАЦИЯ
ЛОГИЧЕСКИХ
ФУНКЦИЙ
Автор Останин Б.П.
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 24. Всего 29
Элемент ИЛИ. Реализует функцию f ( x, y )  x  y
1
Таблица истинности
Автор Останин Б.П.
х
y
f ( x, y )  x  y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 25. Всего 29
Элемент ИЛИ-НЕ. Реализует функцию f ( x, y )  x  y
1
Таблица истинности
Автор Останин Б.П.
х
y
f ( x, y )  x  y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 26. Всего 29
Элемент И. Реализует функцию f ( x, y )  x  y

Таблица истинности
Автор Останин Б.П.
х
y
f ( x, y )  x  y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 27. Всего 29
Элемент И-НЕ. Реализует функцию f ( x, y )  x  y

Таблица истинности
Автор Останин Б.П.
х
y
f ( x, y )  x  y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 28. Всего 29
Элемент исключающее ИЛИ. Реализует функцию
f ( x, y )  x  y  x  y
=1
Таблица истинности
Автор Останин Б.П.
х
y
f ( x, y )  x  y  x  y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Конец слайда
Импульсный режим и цифровое представление информации. Слайд 29. Всего 29
Для практики запишите реализуемые
предложенными схемами логические функции.
х1
х2
х3
х1
х2
х3
Автор Останин Б.П.
1

х1
х2
х3

х1
х2
х3
1
Конец слайда