Лекция № Лекция №2




НазваниеЛекция № Лекция №2
страница15/15
Дата публикации07.11.2013
Размер0.77 Mb.
ТипЛекция
skachate.ru > Математика > Лекция
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15
^

Лекция №16.


Амплитудные дискриминаторы. Триггеры Шмитта.

Триггером Шмита называется ПЦО, имеющий два устойчивых состояния (0 и 1) и один вход с передаточной характеристикой, представляющей собой ППГ. Обычно такие триггеры используются либо по прямому назначению, они реагируют на определенный уровень сигнала, либо для формирования фронтов, если они завалены или имеют плохую форму (конфигурацию), а также для формирования прямоугольных сигналов.





Пусть в исходном состоянии Uвх =0, это означает, что транзистор ВТ1 закрыт, а, следовательно, на базу транзистора ВТ2 через R6 подается высокий уровень напряжения, следовательно ВТ2 открыт и находится в режиме усиления. При этом по R3 течет ток, который создает падение напряжения у эмиттера R3.

Из схемы видно, что она представлена двумя инверторами:



Пример использования триггера Шмита в сбросовой (пусковой) цепи компьютера:


Генераторы синхросигнала.

Синхронизация в ЭВМ осуществляется тактовым генератором, сигналы которого распределяются по всем узлам схемы.

  1. разрешает прием данных элементами памяти;

  2. упорядочивает во времени последовательность выполнения операций в цифровом устройстве.

Темп обработки задается частотой текущего сигнала, поэтому последний является важнейшей характеристикой ЭВМ.

В вычислительных сетях может быть один генератор – если она проста, или несколько, но и в этом случае главным остается один генератор. Он и вырабатывает главные импульсы для всех остальных генераторов.

Генераторы могут быть основаны либо на основе дискретных РЭК, либо на основе специализированных интегральных микросхем, например, К580ГО24. Но чаще всего строится на основе стандартных цифровых интегральных микросхем, типа И-, НЕ-, ИЛИ-НЕ.

Если в симметричном триггере одну или обе обратные связи заменить емкостными, то соответственно одно или несколько устойчивых состояний станут квазиустойчивыми и длительность нахождения схемы заключается именно в этом.

Такие устройства называют мультивибраторами. Они могут работать в двух режимах:

  1. ждущего мультивибратора (одновибратора);

  2. генерации синхросигналов (автоколебаний).

В первом режиме мультивибратор вырабатывает один импульс заданной длительности. Во втором режиме мультивибратор обладает двумя временно устойчивыми состояниями (о и 1) τ1 τ2 , которые периодически чередуются, при этом период колебаний равен Т= τ1 + τ2.

Схема одновибратора получается из схемы триггера путем замены одной обратной связи на емкостную связь.



По отрицательному перепаду на входе ДД2 выход ДД2 переходит в единичное состояние. Положительное приращение на выходе С подается на вход ДД1. В результате чего на входе ДД1 устанавливается 1, на выходе 0, начинается заряд конденсатора. Одновременно уменьшается ток в цепи обратной связи, а, следовательно, падает напряжение, так продолжается до тех пор, пока ДД1 закроется (исходное состояние) из-за слишком маленького напряжения.

Временная диаграмма.



Диод VD1 необходим для процесса разряда конденсатора, а также для защиты ДД1 от недопустимо больших отрицательных напряжений на входе ДД1. Аналогично работает мультивибратор и в режиме автоколебаний, только задействованы обе обратные связи.

Сам генератор построен на элементах ДД1,ДД2, а ДД3,ДД4 используются для автозапуска генератора.

Существует несколько схем тактовых генераторов, которые используются в микросхемах.


Генератор на триггере Шмитта.


Кварцевый генератор.


На R-S триггере.



^

Лекция №17.


Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

  1. ЦАП.

ЦАП предназначен для преобразования исходной цифровой информации в аналоговую в виде тока или напряжения. В качестве входной информации у ЦАП выступает параллельный разрядный вход.
N = x-1 · R-1 + x-2 · R-2 + … + x-i · R-i + … +x-n · R-n

x-i Є {0,1}; R=2 –основание

В ходе цифро-аналогового преобразования сначала получают ток Ix пропорциональный значению N, а затем преобразуют его в выходное напряжение. В свою очередь значение Ix определяется суммой эталонных токов Ii, создаваемых для каждого разряда исходного двоичного числа:
Ix = x-1 · I1 + x-2 · I2 + … + x-i · Ii + … + x-n · In

Значение Ii должно быть пропорционально весу позиции двоичного числа и должно уменьшаться в 2 раза при переходе от i к i+1 разряду. Вариант структуры ЦАП отвечающий этим условиям показан ниже на рисунке.



Схема на рисунке состоит из резистивной матрицы прецизионных сопротивлений (0,1%).

Включает:

- резистивную матрицу

- источник эталонного напряжения

- сопротивление обратной связи N/2

- операционного усилителя (усилителя постоянного тока).

Недостаток: требуется большое количество номиналов прецизионного сопротивления. Одно из свойств операционного усилителя заключается в том, что у него огромное входное сопротивление.
Ix = Ioc = Um/R·x-1 + Um/2R·x-2 +…+ Um/2n-1R·x-n = Uoп/R (x-1+ x-2 2(-1)+…+ x-n –(n-1)) = Uoп/R ∑ x-i 2-(i-1).

n

Uвых = Ioc·Roc = Ix Roc= Ix R/2 = - UoпR /R ∑ x-i 2-(i-1)= - Uoп ∑ x-i 2-i

i=1

Roc – сопротивление обратной связи.

Основной недостаток этого варианта ЦАПа использование большого количества типа номинала транзисторных резисторов. Исключается этот недостаток путем использования лестничной матрицы резисторов (многозвенной).

Схема ЦАП в этом случае показана на следующем рисунке:



Вход – двоичный код.

На практике в основном используется эта схема.

Цифро-аналоговых компонентов здесь два:

- сопротивление

- ключи
^ Операционные усилители (усилители постоянного тока).

Отличаются очень большим в пределах от 1000 до 1000000 коэффициентом усиления, большим входным значением, малым выходным значением и маленькими токами. Операционные усилители чаще всего состоят из нескольких каскадов.

Аналоговый компаратор.



Свойства операционных усилителей: суммировать токи с последующими их преобразованиями на входах и выходах. На один вход подается эталонное напряжение, а на второй используемое. На выходе будет единица, если разность между опорным и исследуемым напряжениями не больше шага квантования (Uкв).

Uоп – Uх > ∆ Uкв.

И равна логическому нулю, если эта разность меньше Uкв.
Аналоговые ключи.



Эти устройства коммутируют аналоговые сигналы под воздействием цифровых.

В зависимости от значения сигнала, х принимает значение 0 или 1 на цифровом входе ключа; он может находиться в одном из двух состояний «вкл» или «выкл». Состояние «вкл» (х=1) – выходной сигнал ключа должен воспроизводить по возможности точно выходной сигнал. А в состоянии «выкл» сигнал должен отсутствовать, то есть равняться 0.
Условное графическое обозначение ЦАП.



# - цифра

Λ – аналоговая величина

Внутри микросхемы ЦАПа практически всегда размещаются:

- резистивная лестничная матрица

- электронные ключи

- резистор обратной связи

А для подключения операционного усилителя используются специальные входы. Поэтому реально ЦАП, построенный на микросхемах, имеет вид:



В России распространены серии К1108, К417, К572, К594.

Аналого-цифровое преобразование.

На вход устройства приходит какой-то аналоговый сигнал, который обрабатывается цифровым преобразователем.



∆t = const

f = 1/∆t

Здесь работает критерий Котельникова. Чему равно ∆t определяют именно с помощью дискретизации по критерию Котельникова.

По принципу действия АЦП подразделяются на:

- последовательные;

- параллельные;

- параллельно-последовательные.
В свою очередь последовательные АЦП подразделяются на 3 вида:

1) АЦП последовательного счета (развертывающего типа);

2) АЦП следящего типа (следящего уравновешивания);

3) АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания).

Главным элементом схемы АЦП является ЦАП, аналоговый компаратор (устройство сравнения) и счетчик. Счетчик считает, что пришло на вход и результат передает на ЦАП.

1) АЦП последовательного счета показана на рисунке.



ИЗ – импульс запуска

ГСИ – генератор синхросигналов (с периодом τ)

Uk – компенсирующее напряжение

& - схемы логического И

Точность в пределах кванта. Полное время преобразования τ·nn-1.



  1. АЦП следящего типа.

Счетчик реверсивный (либо вычитающий, либо складывающий).





В момент достижения Uk значения Uвх АЦП переходит в следящий режим. И выходной код в АЦП колеблется вокруг среднего значения с точностью до шагового состояния (∆Uкв).


  1. АЦП поразрядного уравновешивания (уравновешивание Uвх и ЦАПа).

Преобразование начинается со старшего разряда счетчика.



ПУ – программное устройство.



Уравновешивание здесь происходит с помощью ПУ и идет в направлении от старшего разряда 2m-1 к младшему 20. Это позволяет для m-разрядного АЦП выполнить весь процесс преобразований за m последовательных приближений. Вместо 2m-1 для АЦП развертывающего типа код Uвх = Uвых.

Алгоритм работы: ПУ и СУ задают направление перехода Uк в зависимости от выходного сигнала компаратора. В начальный момент времени после подачи ИЗ ПУ устанавливается в состояние от 10000 до 0, при котором Uк определяется весом старшего разряда (здесь 1) выходного двоичного числа. Затем в течении m шагов Uк приближается к значению входного сигнала Uвх. При этом на каждом такте работы возможна одна из двух ситуаций:

1) если Uк < Uвх, то производится установка младшего разряда в 1, при сохранении последнего состояния всех предшествующих разрядов.

2) если Uк > Uвх, то производится установка младшего разряда в 1 сопровождается установкой более старшего разряда в 0.

В результате по истечении m тактов приближения Uк с точностью до шага квантования приближается к Uвх.
^ Параллельный АЦП.



В этой схеме каждый компаратор имеет свой порог срабатывания, который устанавливается с помощью резистивных делителей. Таким образом, если Uвх превышает Uпороговое i-ое, то срабатывают компараторы Uni < Uвх. При этом выходные сигналы из компаратора устанавливают в 1 соответствующие разряды m разрядного регистра. В регистре образуется число пропорциональное Uвх, но в виде кода Джонсона, который с помощью преобразователя переходит в обычный код. В последовательно-параллельных АЦП разряды разбиваются на группы, а в группах на параллельные и последовательные.

Условное графическое обозначение.

1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15

Похожие:

Лекция № Лекция №2 iconЛекция-пресс-конференция лекция беседа лекция дискуссия лекция с...
«Северо-Осетинский государственный педагогический институт Министерства образования и науки республики Северная Осетия Алания»
Лекция № Лекция №2 iconЛекция №4
Лекция №4: Производительность ( эффективность) труда как показатель использования трудового потенциала
Лекция № Лекция №2 iconЛекция 4
Лекция Речевое общение: природа, особенности, роль и место в деятельности государственного служащего
Лекция № Лекция №2 iconЛекция №1. Введение. Элементы дифференциальной геометрии. 2
Лекция №5. Множества Жюлиа, множество Мандельброта и их компьютерное представление. 18
Лекция № Лекция №2 iconПрограмма Лекции Лекция Предмет изучения институциональной экономики...
Лекция Предмет изучения институциональной экономики и её место в современной экономической теории
Лекция № Лекция №2 iconЛекция «Осторожно! Наркотики» 8-11 март Замедлина А. Б. 7 Лекция...
Акция «Здоровье! Творчество! Жизнь!» оформление стен, железобетонных ограждений детскими рисунками антинаркотической тематики»
Лекция № Лекция №2 iconЛекция №6 Лекция№6
Но перед этим я хочу сделать одно небольшое замечание. На прошлой лекции мы рассмотрели проблему планирования cpu. И с этой точки...
Лекция № Лекция №2 iconЛекция 27. Варианты оптимальной модели Лекция 28. Естественный Принципат....
«Прошу вас, читайте эту книгу благосклонно и внимательно и имейте снисхождение к тому, что в некоторых местах мы, может быть, погрешили....
Лекция № Лекция №2 iconПравовые акты общего назначения, затрагивающие вопросы информационной...
Лекция Понятие информационной безопасности. Основные составляющие. Важность проблемы 4
Лекция № Лекция №2 iconЛекция №9 Лекция№9
На прошлой лекции мы начали рассмотрение фс ос unix. Мы выяснили, что файловая система unix иерархическая. Но она представляется...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница