Элементы цифровой техники кратко

Обновлено: 17.05.2024

Рано или поздно любому радиолюбителю приходится слышать или сталкиваться с такими фразами как логический ноль или логическая единица , триггеры, счетчики и так далее.
Все эти понятия относятся к целому разделу электронных устройств под общим понятием цифровые или логические устройства.

Почему их назвали цифровыми?
Большинство устройств- усилители, например, или блоки питания работают по принципу аналогового сигнала: амплитуда напряжений может изменяться, иметь различные полярности, разную частоту, может изменять свою форму и так далее.

Цифровые устройства работают несколько иначе: там либо есть сигнал, либо его нету.
Самый простейший пример: выключать с лампочкой. Пусть это и не совсем удачное сравнение но там всего-лишь два положения: либо горит, либо не горит. Причем при этом не учитывается ни мощность электролампочки, ни цвет, ни яркость, ни напряжение питания, просто: или да , или нет .

Так вот: на цифровых устройствах так-же учитывается всего-лишь два состояния: есть напряжение на выходе (входе)- значит логическая единица , нет напряжения- значит логический ноль .

Однако это еще не все: все эти самые цифровые устройства (о которых и пойдет речь в данном разделе) умеют работать еще и по некой логике: они могут, например, менять свое логическое состояние лишь при определенных условиях.
Например: у нас есть две лампочки с выключателями, но при этом они между собою взаимосвязаны условием- гореть может лишь одна. То есть: если одна включена, то другую включить невозможно.
Немного подумав можно даже и схему было-бы накидать чтобы такое устройство сделать, но это нам сейчас не надо- скажу только лишь что это устройство имеет название ИЛИ (ну то есть понятно: или один выход, или другой и не в коем случае ни вместе).

Ну и, конечно же, так как здесь у нас присутствуют цифры, то существует даже определенная алгебра для расчета цифровых устройств!

Ну так вот: именно таким цифровым (или логическим) устройствам мы и займемся в этом разделе.
Итак:

Найди готовую курсовую работу выполненное домашнее задание решённую задачу готовую лабораторную работу написанный реферат подготовленный доклад готовую ВКР готовую диссертацию готовую НИР готовый отчёт по практике готовые ответы полные лекции полные семинары заполненную рабочую тетрадь подготовленную презентацию переведённый текст написанное изложение написанное сочинение готовую статью

Сделан в Word, графики в электронном виде с ссылками. Курсовая работа. Вариант 33. Гидравлический расчет гидросистемы стенда для испытания центробежных насосов.

1.14.1. RS – Триггер.

В таблица Q t это значение выходного сигнала к моменту подачи управляющих сигналов S t и R t , или его исходное состояние. Q t +1 – новое состояние триггера после подачи управляющих сигналов, которыми являются логические единицы.

Рекомендуемые материалы

На рис 1.14.1 показана процедура минимизации функции Q t +1 с использованием карты Карно, полученная формула описывает работу RS триггера, но схемы триггеров строят после преобразования этой формулы, заменяя операцию умножения на сложение или сложение заменяют умножением. После замены умножения на сложение по 16-й теореме Булевой алгебры можно получить следующую формулу .

Если заменить сложение на умножение, то получим . Схемы триггеров, построенные по этим формулам показаны на рис 1.14.2. Первая из схем построена на элементах ИЛИ-НЕ, этот триггер управляется логическими единицами. Таблица его функционирования приведена на рис. 1.14.1. Схема триггера построена по второй формуле на элемента И-НЕ самая распространенная , этот триггер управляется логическими нулями, т.е. имеет инверсные входы. Таблица его функционирования показана на рис 1.14.2.

Рис.1.14.2

На рис 1.14.3 показаны временные диаграммы переключения RS – триггера с инверсными входами с учетом задержки переключения каждого элемента на t_зад.ср. Из временных диаграмм видно, что задержка полного переключения триггера равна 2t_зад.ср .

RS – триггер может быть синхронным. В этом случае кроме двух информационных входов S и R триггер имеет еще вход синхронизации. Сигналы на входах S и R лишь подготавливают триггер к нужному переключению, а само переключение происходит только в момент подачи синхронизирующего импульса. Схема такого триггера показана на рис 1.14.4. Синхронизация организуется с помощью двух дополнительных элементов И-НЕ D1 и D2. Элементы D3 и D4 образуют несинхронный (асинхронный) RS – триггер с инверсными входами.

При отсутствии сигнала синхронизации ( С = 0 ) на входах асинхронного RS – триггера устанавливаются две единицы, что обеспечивает в нем хранение информации. При подаче синхронизирующего сигнала ( С = 0 ) триггер переключается соответственно поданной информации на входы S и R.

1.14.2 D – триггер.

D – триггер, называемый еще триггером задержки может быть асинхронным и синхронным, но асинхронный D – триггер смысла не имеет, т.к. имеет один информационный вход D и основной и инверсный выходы. Сигнал (информация ) на выходе всегда совпадает с информацией на входе, т.е. Q t +1 = D t . Смысл имеет только синхронный D – триггер, у которого кроме информационного входа D есть вход синхронизации С. Информация со входа D передается на основной выход (записывается в триггер) в момент прихода синхронизирующего импульса. Структурная формула, описывающая работу синхронного D – триггера следующая: . Из формулы видно, что при С = 0 состояние триггера не меняется , а при С = 1 состояние триггера совпадает со значением информации на входе D . Таким образом при отсутствии синхронизирующего импульса состояние триггера не меняется, информация записанная в триггер сохраняется (задерживается) на период следования синхронизирующих импульсов. На рис 1.14.5 показан один из вариантов схемы D – триггера и его условное обозначение. При С = 0, на входах асинхронного RS – триггера, входящего в состав D – триггера, устанавливаются две единицы, что означает хранение информации. Можно проследить по схеме, что при С = 1 триггер установится в 1 если на его входе D была 1 и сбросится в 0, если на входе D был логический 0.

1.14.3 Т – триггер

На рис 1.14.6 показана схема Т – триггера с элементами задержки. Основным признаком Т – триггера является подача на информационные входы синхронного RS триггера входящего в состав Т – триггера, информации с выходов этого же триггера.

Устройства задержки в схеме триггера необходимы для того, чтобы легче было выполнить условие t_U_вх n , где n – количество сдвигов равное количеству под тактовых импульсов.

3. Параллельно – последовательный регистр.

В параллельно – последовательном регистре запись информации происходит в параллельном коде, а считывание в последовательном. На рис 1.14.11 показан пример построения такого регистра на JK – триггерах.

4. Последовательно – параллельный регистр.

Для построения последовательно – параллельного регистра достаточно в последовательном регистре организовать параллельное считывание используя дополнительные элементы И – НЕ, как это показано на рис 1.14.12.

1.14.6 Счетчики импульсов.

Счетчиком называется устройство, предназначенное для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход, и фиксации этого числа в виде кода, хранящегося в триггерах. Счетчик относится к последовательным логическим устройствам. Число разрядов счетчика определяется наибольшим числом подсчитываемых импульсов. В счетчиках имеется один вход и n выходов по числу разрядов. Для установки начального состояния счетчика (сброс в ноль) обычно предусматривается вход сброса.

По назначению счетчики могут быть суммирующими, вычитающими и реверсивными.

Суммирующие счетчики производят сложение чисел поступающих на вход импульсов с тем числом, которое хранилось в нем.

Вычитающие счетчики производят вычитание числа поступающего импульса из начального числа, записанного в нем заранее.

Реверсивные счетчики могут производить как сложение, так и вычитание поступающих на вход импульсов в зависимости от управляющих сигналов, меняющих режим работы счетчика.

По способу переноса сигнала в старший разряд счетчики могут быть с последовательным, параллельным и сквозным переносом.

Счетчики отличаются друг от друга кодом, в котором они работают. Код всегда бывает двоичным, но может иметь различные веса разрядов, например вес 8421 или 5211 и т.п., двоично-десятичным, когда значение каждого разряда десятичного числа кодируется двоичным кодом.

Счетчики бывают синхронными, когда счетные импульсы подаются счетные входы всех триггеров, и асинхронными, когда сигнал на счетный вход какого-либо триггера подается с выхода одного из триггеров младших разрядов.

Счетчики строятся на Т – триггерах или на универсальных JK – триггерах.

Максимальное число, которое может быть записано в счетчике, равно числу его состояний и называется модулем счета К_сч . Счетчик , не имеющий дополнительных связей , имеет модуль счета К_сч = 2 n . Счетчики, имеющие модуль счета 2 n , называются двоичными. Если К_сч ¹ 2 n , то счетчик называется не двоичным. Одним из недвоичных является двоично-десятичный счетчик.

1. Суммирующий двоичный асинхронный счетчик с последовательным переносом.

2. Суммирующий двоичный счетчик с последовательным переносом.

Наличие сигнала переноса в старший разряд определяется выражениями:

, где Р₁₂ – сигнал переноса из первого разряда во второй; Р₂₃ – сигнал переноса из второго разряда в третий и т.п.

Для любого разряда P_n₍_n₊₁₎ = Q₁×Q₂×Q₃, …, Q_n×C . В схеме счетчика с параллельным переносом сигналы переноса в каждый разряд формируются согласно приведенным формулам.

Схема счетчика с параллельным переносом показана на рис 1.1.4.14.

Время установления кода при параллельной организации переноса определяется задержкой переключения одного триггера и временем задержки срабатывания схем И и существенно меньше, чем при последовательном переносе.

Недостатком параллельного переноса является то, что при большом числе разрядов требуются схемы И с большим числом входов.

2. Суммирующий счетчик со сквозным переносом.

При сквозном переносе триггеры счётчика объединяются в группы, внутри каждой группы осуществляется параллельный перенос, а между группами – последовательный. На рис 1.14.15 представлена схема счетчика со сквозным переносом, каждая группа которого содержит по два триггера. При такой организации переноса все схемы умножения должны быть двухвходовыми. Время установления кода в счетчике со сквозным переносом определяется задержкой переключения триггера, задержка переключения схем И и инвертора в одной группе и количеством групп. Таким образом, быстродействие такого счетчика является промежуточным между быстродействиями счетчиков с последовательным и параллельным переносом.

4. Реверсивный счётчик.

Для построения вычитающего счетчика достаточно подать сигнал переноса на триггер старшего разряда не с прямого выхода предыдущего триггера, а с инверсного.

Пример синтеза двоично-десятичного счетчика.

Пусть требуется синтезировать асинхронный счетчик, работающий в коде 5-2-1-1. В соответствии с заданным кодом заполняем левую часть табл. 1 функционирования счётчика (столбцы Q₄, Q₃, Q₂, Q₁, n).

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Введение в цифровую электронику

Лекция 2
Базовые элементы цифровой электроники

кандидат технических наук, доцент
Новиков Юрий Витальевич

2
Типы цифровых устройств
Устройства с жёсткой логикой работы (выходные сигналы в каждый момент жёстко определяются входными сигналами и это соответствие не может быть изменено);
Устройства с программируемым алгоритмом работы (соответствие выходных сигналов входным сигналам может быть изменено программой — набором управляющих кодов).

Устройства с жёсткой логикой быстрее, проще для простых функций, сложнее в разработке.
Устройства с программируемой логикой медленнее, проще для сложных функций, проще в разработке.

3
Типы организации связей

4
Цифровые элементы, узлы, микросхемы

5
Инвертор (элемент НЕ)

6
Три модели цифровых устройств
Логическая модель.
Модель с временными задержками.
Модель с учетом электрических эффектов (или электрическая модель).

7
Элементы И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ

8
Разрешение/запрещение и смешивание сигналов

9
Элемент Исключающее ИЛИ

10
Три типа выходов

11
Соединение выходов разных типов

14
Комбинационные устройства
Строятся на основе логических элементов (НЕ, И, ИЛИ, а также буферов);
Состояние выходов однозначно определяется состояниями входов в данный момент (нет внутренней памяти) — статические устройства;
Служат для преобразования кодов, пересылки сигналов, выполнения арифметических операций над кодами и т.д.;
Примеры: дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, преобразователи кодов, компараторы кодов, сумматоры, умножители и т.д.

20
Кварцевые генераторы импульсов

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Охрана труда

Курс профессиональной переподготовки

Охрана труда

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Дистанционные курсы для педагогов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 611 572 материала в базе

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

18.06.2020 217
PPTX 1.1 мбайт
7 скачиваний
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Ахмедова Гутиера Ахмедовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Школы граничащих с Украиной районов Крыма досрочно уйдут на каникулы

Время чтения: 0 минут

Новые курсы: преподавание блогинга и архитектуры, подготовка аспирантов и другие

Время чтения: 16 минут

Минтруд предложил упростить направление маткапитала на образование

Время чтения: 1 минута

ГИА для школьников, находящихся за рубежом, может стать дистанционным

Время чтения: 1 минута

Онлайн-тренинг: нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор предложил дать возможность детям из ДНР и ЛНР поступать в вузы без сдачи ЕГЭ

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Читайте также: