Последовательные цифровые устройства. Какие цифровые устройства вам известны

Аналоговые и цифровые устройства

Аналоговий сигнал содержит информацию в виде величин, которые плавно меняются. Цифровой сигнал содержит конечный ряд значений данной величины. Числовое значение аналоговой величины изменяется постоянно. Так, при измерении температуры мы имеем дело с аналоговой величиной, поскольку она может принимать любое значение из бесконечного множества.

Значение цифровой величины в данном диапазоне имеет конечный ряд значений. Типичным примером цифровой системы является счеты, поскольку на ней величину подают только целыми числами. Электрический сигнал может быть аналоговым или цифровым. Электрический ток может увеличиваться или падать плавно, а может меняться мгновенно, если он поступает импульсами.

Цифровую величину можно выразить через значение, или амплитуду импульса тока. Различные типы данных, в частности звук, изображение или текст, задаются последовательностью импульсов, которые можно сосчитать.

Любой электрический сигнал можно получить как в аналоговом, так и в цифровом виде. Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) используются действие перевода аналогового сигнала в цифровую форму.

АЦП измеряет аналоговую величину, разбивая ее по времени на отдельные отрезки (выборки). Размер выборки определяется величиной. что называется частотой выборки. Числовое значение каждой выборки затем выражается в цифровом виде, например количеством импульсов. Поток цифровых данных с АЦП затем можно обработать на компьютере. В цифровом виде информация сохранится лучше, поскольку при обработке импульсы не искажаются, тогда как в аналоговый сигнал может быть внесена препятствие.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) выполняют противоположную функцию. Они превращают числа на непрерывный аналоговый сигнал.

Одной из областей применения ЦАП можно назвать проигрыватели CD, где они превращают цифровую информацию на звуковой сигнал.

Аналоговый сигнал в телефоне может быть превращен в последовательность импульсов. После этого сигнал не будет искажен или испорчен шумовыми помехами. Чтобы снова можно было слышать звук, импульсы в приемном аппарате превращаются в аналоговый сигнал.

http://e-lik.com/2012/01/24/analogovye-i-cifrovye-ustrojstva/

Устройства аналоговые и цифровые

Органы чувств человека так устроены, что он способен принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией.

1.Телевизор - это аналоговое устройство. Внутри телевизора есть кинескоп. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану. Чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает. Изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно.

2.Монитор компьютера тоже похож на телевизор, но это устройство цифровое. В нём яркость луча изменяется не плавно, а скачком (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если он есть, мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображения на экране монитора получаются более четкими, чем на экране телевизора.

К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры - они работают с информацией, представленной в цифровой форме. Цифровыми также являются музыкальные проигрыватели лазерных компакт-дисков, поэтому музыкальные компакт-диски можно воспроизводить на компьютере. Недавно началось создание цифровой телефонной связи, а в ближайшие годы ожидается и появление цифрового телевидения.

http://academy.cross-kpk.ru/bank/2/012/ustr.htm

Значительный прогресс в развитии многих областей науки и техники обусловлен развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы или электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Причем тенденция развития такова, что доля электронных информационных устройств и устройств автоматики непрерывно увеличивается. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.

В настоящее время промышленность выпускает все электронные функциональные узлы, необходимые для создания устройств измерительной и вычислительной техники: интегральные усилители, коммутаторы, логические элементы, цифровые устройства и т.д. Типовые электронные узлы позволяют собрать нужный электронный блок без детального расчета отдельных каскадов.

Необходимо только подобрать интегральные микросхемы, разработать схему их соединения и ввести обратные связи требуемого вида.

В целом электроника включает в себя два направления: энергетическое (силовое), связанное с преобразованием переменного и постоянного токов для нужд электроэнергетики, металлургии, электротяги и т.д., и информационное, к которому относятся электронные средства, обеспечивающие измерения, контроль и управление различными процессами во многих инженерных и неинженерных областях.

Настоящее пособие "Аналоговая и цифровая электроника" посвящено, в основном, информационной электронике и написано в соответствии с программой курса “Аналоговая и цифровая электроника” для студентов, обучающихся по специальностям 220500 “Конструирование и технология ЭВС” и 200800 “Проектирование и технология радиоэлектронных средств”.

Учебное пособие состоит из четырех разделов. В первом разделе рассмотрена элементная база электронных устройств, второй посвящен вопросам построения аналоговых и импульсных электронных устройств, третий цифровой электронике и четвертый раздел содержит информацию по электронным устройствам хранения и преобразования информации.

В данном учебном пособии изложены в сжатой и доступной форме основные разделы программы курса, рассмотрены принципы функционирования, выбора и практической реализации электронных устройств различного назначения, методы их анализа и расчета. Особое внимание уделяется вопросам практического построения аналоговых и цифровых электронных устройств.

studfiles.net

Последовательные цифровые устройства. | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы

Цифровое устройство называется последовательным (ПЦУ), если сигналы на его выходе зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от состояния цифрового устройства (т.е. от предыдущих входных сигналов). В ПЦУ обязательно должны входить ячейки памяти. Ячейка памяти Т под воздействием входного сигнала изменяет своё состояние (0 или 1).

Простейший автомат – триггер.

Триггер – устройство, которое находится в одном из двух устойчивых состояний и переходит из одного в другое под воздействием входных сигналов. Для удобства триггер имеет два выхода: прямой Q … и инверсный .

По способу приёма информации триггеры подразделяются:

1) Асинхронные переключаются непосредственно информационными сигналами,

2) Синхронные – реагируют на информационные сигналы при наличии сигнала на специальном управляющем входе С – вход синхронизации.

Управление может быть статическим (уровнем управляющего сигнала) и динамическим (фронтом импульса управляющего сигнала).

По функциональным возможностям:

1) Т – триггер.

Рис.7.9.

Асинхронный триггер переключается под действием информационного сигнала (1), а синхронный под действием тактового сигнала. Т- триггер иногда называют счётным.

2) D – триггер (триггер задержки).

Имеет один информационный вход и вход синхронизации. Триггер передаёт на выход значение входного сигнала, но с задержкой пока не приходит тактовый импульс.

Рис.7.10.

3) RS – триггер.

На рис.7.11 показано условное обозначение асинхронного RS — триггера с прямыми входами, реализация на базовых элементах 2ИЛИ-НЕ и таблица истинности. Функциональное уравнение имеет вид

(7.2).

Если RS — триггер реализовать на четырёх элементах 2И-НЕ, то получается RS — триггер с инверсными входами. Синхронный RS — триггер его реализация, а также таблица истинности приведены на рис.7.12.

Рис.7.11.

Рис.7.12.

4). JK-триггер (универсальный). Обозначение триггера таблица состояний приведены на рис.7.13.

Рис.7.13.

Функциональное уравнение для него есть

(7.3).

Триггер переключается тактовым импульсом при наличии логической единицы на обоих информационных входах. При остальных комбинациях повторяет RS — триггер. При объединении JK- входов превращается в Т — триггер. При объединении с одновременным инверсным выходом превращается в D — триггер.

7.5. Счётчики.

Счётчик — последовательное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счёта (т.е. изменения числа на ±1). В зависимости от направления счёта счётчики разделяют на суммирующие, вычитающие и реверсивные. По способу организации схемы переноса – с последовательным, параллельным и параллельно-последовательным переносом. По наличию синхронизации – синхронные и асинхронные счётчики. Счётчики обычно строят на Т – триггерах. Однако могут применятся и D — триггеры и JK — триггеры.

Суммирующие двоичные счётчики.

В счётчике с n триггерами число возможных состояний 2n. Каждому состоянию счётчика соответствует число в счётной последовательности от 0 до2n-1 при последовательной подаче на вход С единицы. Исходное (начальное) состояние счётчика устанавливается подачей сигнала по шине «установка 0». После подачи 2n импульсов на вход С счётчик снова устанавливается в нулевое положение.

Рис.7.14.

В суммирующем счётчике (рис.7.14) при работе происходит суммирование предыдущего значения счётчика с единицей. Рассмотренный счётчик называется счётчиком с последовательным переносом. Сигнал для счёта подаётся на вход самого младшего разряда, каждый последующий разряд переключается задним фронтом сигнала с предыдущего разряда, все Т — триггеры соединены последовательно. При этом время задержки переносов растёт с ростом числа разрядов в счётчике, ограничивая его быстродействие.

Это устраняется в счётчике с параллельным переносом, где все триггеры срабатывают одновременно по счётному входному импульсу. При этом схема усложняется, поскольку требуются элементы «И» с большим числом входов (рис 7.15).

Рис.7.15.

Поэтому при построении многоразрядных счётчиков используются схемы с параллельно-последовательным переносом, когда внутри группы триггеров организуется параллельный перенос, а между группами – последовательный (рис.7.16).

Рис.7.16.

Вычитающий счётчик с приходом каждого счётного импульса предыдущий результат уменьшает на 1. Вход каждого последующего триггера соединяется с инверсным выходом предыдущего.

Рис.7.17.

Для построения десятичного счётчика используют четырёх разрядныё двоичный счётчик, число состояний которого уменьшают с 16 до 10 с помощью внешнего или внутреннего КЦУ.

refac.ru

виды электронных устройств и правила технической эксплуатации электроустановок

Электроника – сложная, но очень полезная наука. К тому же она перспективна, несмотря на большое количество уже созданных изобретений. Но прежде чем действовать, необходимо понимать, что собой представляет электротехника с основами электроники. Нами они будут рассмотрены на примере используемых устройств.

Работа на переменном токе

В качестве примера будет рассмотрен двигатель. Электротехника и основы электроники в данном случае базируются на двух основных частях: неподвижной и выражающейся. Под первой понимают индуктор, а под второй – якорь с барабанной обмоткой. Важным в данном случае является наличие ряда условий. Так, индуктор должен иметь цилиндрическую форму и изготавливаться из ферромагнитного сплава. Также нужны полюса с обмоткой возбуждения, которые закрепляются на станине. Обмоткой же создается основной магнитный поток. Научиться рассчитывать необходимые значения поможет задачник по общей электротехнике с основами электроники. Кроме указанного способа, магнитный поток может быть создан постоянными магнитами, которые крепятся на станине. Под якорем понимаются сердечник, обмотка и коллектор. Первый собирают из изолированных листов электротехнической стали.

Аналоговые устройства

Продолжаем познавать основы электроники и рассмотрим виды устройств уже по принципу их работы. Главная особенность аналоговых устройств – непрерывное изменение получаемого сигнала в соответствии с описываемым физическим процессом. Математически его можно выразить как непрерывную функцию, где есть неограниченное число значений в разные моменты времени. На этот случай можно привести такой пример: меняется температура воздуха, и соответствующим образом трансформируется аналоговый сигнал. Что выражается в виде перепада напряжения (хотя существует и много других способов обозначить это, например изменение маятником его положения). Аналоговые устройства являются простыми, надежными и обладают высоким быстродействием. Это обеспечивает их широкое применение. Правда, сказать, что они могут похвастаться особенной точностью обработки сигнала – нельзя. Также аналоговые устройства не обладают высокой помехоустойчивостью. Они сильно зависят от различных внешних факторов (физическое старение, температура, внешние поля). Также им часто вменяют в вину искажение передачи сигнала и низкую эффективность.

Цифровые устройства

Они нацелены на работы с дискретными сигналами. Как правило, он состоит из определённой последовательности импульсов, которые могут принимать только два значения – «истина» или «ложь». Каждому, кто знает основы электроники, известно и о том, что реализовать их можно на разных элементных базах. Так, у человека есть возможность выбора среди транзисторов, оптоэлектронных элементов, электромагнитных реле, микросхем. То есть разнообразие присутствует, и оно довольно обширно. Как правило, собираются схемы из логических элементов. Для связи используются триггеры и счетчики (но не всегда). Нечто подобное можно увидеть в робототехнике, системах автоматизации, измерительных приборах, радио- и телекоммуникациях. Важным преимуществом цифровых устройств является их устойчивость к помехам, легкость обработки и записывания данных. Также они могут передавать информацию с такими малыми искажениями, что их можно проигнорировать. Поэтому цифровые устройства и считаются более предпочтительными, нежели аналоговые.

Полупроводниковые приборы

Они благодаря своему разнообразию и свойствам стали самостоятельной областью электроники. Основы этого были заложены ещё очень давно, когда начали применяться кристаллические детекторы. Они являлись полупроводниковыми выпрямителями, рассчитанными на работу токов высокой частоты. Первоначально использовались приспособления на основе окиси меди или селена. Правда, как оказалось, они значительно менее пригодны для работы, нежели те приборы, которые сделаны на основе кремния.

Первыми успешными наработками в данной области смог похвастаться О. В. Лосев – сотрудник Нижегородской радиолаборатории, который ещё в 1922 году создал устройство, где благодаря генерации собственных колебаний значительно улучшались принимаемые сигналы. Но эти наработки, увы, не получили должного развития. И сейчас в мире используются полупроводниковые триоды (они же транзисторы), которые сообща разработали Браттейн, Шокли и Бардин, а на них сейчас строится современная электроника. Основы работы с ними хотя и сложны, но необходимы для любого, кто хочет изучать и практиковаться в этой области.

Микроэлектроника

В своём роде – это квинтэссенция электроники, где информационные свойства достигают максимальных значений. Здесь плотность потоков данных на одну единицу веса кратно превосходит подобное в других частях этой науки. Но задача микроэлектроники – обработка информации. При этом используются только две цифры: логическая единица и нуль. Но практическая работа в этой области является весьма затруднительной – ведь для неё требуется ряд условий, которые сложно (практически невозможно) обеспечить дома. Среди них идеальная чистота, высокая точность работы и применение сложной техники.

Математическое обоснование

Для техники используется алгебра логики. Её изобрел Джордж Буль. Поэтому её ещё иногда называют булевой алгеброй. В практических целях она впервые была применена американским ученым Клодом Шенноном в 1938 году, когда исследовались электрические цепи с контактными выключателями. Когда используется булева алгебра (называемая также логикой), то все рассматриваемые утверждения могут пребывать только в двух значениях: «истина» или «ложь». Поодиночке они не сложны. Но простые утверждения могут образовывать многокомпонентные благодаря объединению с помощью логических операций. Если их ещё и обозначить чем-то (например, буквами), то с использованием законов алгебры логики можно описать любые, даже самые сложные цифровые схемы.

Конечно, чтобы знать основы электроники, в нюансы теории вникать не нужно. Достаточно примитивного понимания этого направления. Так, рассмотрим следующий пример. У нас имеются светодиод, переключатель и источник питания. Когда световой элемент горит – то мы говорим «истина». Светодиод не активен – значит «ложь». Вот из построения большого количества таких решений и состоят компьютеры.

Заключение

Общая электротехника с основами электроники поможет понять процессы, происходящие в этой области. Также не будут лишними знания о безопасной технической эксплуатации устройств. Необходимо работать в специально подготовленном для данной деятельности месте. Также следует позаботится о том, чтобы исключить возможность получения электротравмы. Для этого можно использовать резиновые перчатки (когда работа ведётся с оголенными проводами) и иные средства защиты. Полезным на практике будет использование респиратора или аналогичного устройства при пайке.

fb.ru

• 
  Сварочный инвертор своими руками схемы
• 
  Расчет электрических нагрузок
• 
  Нет отопления в квартире куда жаловаться
• 
  Переделать в сетевой шуруповерт
• 
  Солнце доклад
• 
  Магнит что такое
• 
  Чем грэс отличается от тэц
• 
  Си система единиц
• 
  Как закрепить кабель на столбе
• 
  Изу импульсное зажигающее устройство
• 
  Схема подключения трехклавишного выключателя с розеткой