Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Курсовая по электротехнике Лабораторная работа Трехфазные цепи Лабораторные работы по физике

Расчет электротехнических цепей Лабораторная работа

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Логические элементы

Логический элемент – это электронная схема, которая имеет один или больше входов X, реализующая на каждом выходе соответствующую логическую функцию Y от входных переменных. Логические элементы являются важнейшей составной частью устройств цифровой (дискретной) обработки информации – цифровых измерительных приборов, устройств автоматики и ЭВМ. Логические элементы, как правило, выполняют на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме. В связи с этим цифровая информация представляется в виде логической переменной, принимающей всего два различных значения: логическая 1 – истинно и логический 0 – ложно.

Логические преобразования включают в себя три основные элементарные операции. Тип операции и соответствующий ей логический элемент, а также правила выполнения логических операций над двоичными переменными представлены в таблице 16.1.

Таблица 16.1

Тип элемента

Логическая

операция

Таблица

истинности

Условное
обозначение

ИЛИ

Логическое сложение (дизъюнкция)

   Y

 0 0 0

 0 1  1

 1 0 1

 1 1 1

И

Логическое умножение (конъюнкция)

   Y

 0 0 0

 0 1  0

 1 0 0

 1 1 1

НЕ

Логическое отрицание (инверсия)

 Х Y

 0 1

 1 0

Тип логических элементов определяется совокупностью схемных и технологических признаков, характеризующих интегральные микросхемы логических элементов. Простейшие логические элементы И и ИЛИ могут быть реализованы на основе диодных ключей. Элемент НЕ обычно представляет собой транзисторный ключ с инвертирующими свойствами. Кроме рассмотренных основных логических элементов, используют комбинированные логические элементы, реализующие две (или более) логические операции, например, элементы ИЛИ – НЕ, И – НЕ. Чтобы реализовать элемент И – НЕ, к диодному

Таблица 16.2

Тип логического элемента

Схема

Условное

обозначение

Диодная

логика

Резистивная

транзисторная

логика

(РТЛ)

Диодно-

транзисторная

логика

(ДТЛ)

Транзисторно-

транзисторная

логика

(ТТЛ)

Логика на
МДП-транзисторах с p- или n-каналом

(p-МДПТЛ)

(n-МДПТЛ)

Интегральная

инжекционная

логика

(И2Л)

ключу добавляют инвертор на транзисторе. Такая схема называется диодно-транзисторной логикой (ДТЛ), а логический элемент – ДТЛ – элементом И – НЕ. Использование различных элементов в схемах существенно расширяет ряд логических операций. Наиболее широко используемые схемы логических элементов представлены в таблице 16.2.


Наиболее сложные логические операции реализуют в виде комбинаторных или последовательных схем. Комбинаторные схемы (КС) собирают из отдельных ИМС логических элементов (малой степени интеграции) или изготавливают в виде ИМС среднего уровня интеграции. Они также могут входить в состав больших интегральных схем (БИС). На рис. 16.1 приведена комбина-

 а) б)

Рис. 16.1

ционная схема, реализующая логическую операцию «Исключительное ИЛИ» (неравнозначность), и ее условное обозначение.

Последовательная схема (конечный автомат) состоит из комбинационных схем и запоминающего устройства (ЗУ). Значения выходных сигналов таких схем определяется не только значением входных сигналов, но и состоянием запоминающего устройства в каждый момент времени.

Простейший конечный автомат – триггер (рис. 16.2), имеет один основной выход Q и один или несколько управляющих входов (R, S) и может иметь дополнительный (инверсионный) выход .

 Последовательная схема на основе триггеров, представляющая собой параллельный регистр (регистр памяти) и ее условные обозначения показаны на рис. 16.3.


 Интегральные микросхемы, на которых выполняются логические элементы, должны удовлетворять ряду требований: по быстродействию (интервал времени между сменой состояний входного и выходного сигналов); нагрузочной способности (число однотипных микросхем, подключенных к одному выходу); помехоустойчивости (допустимый уровень напряжения помехи, не вызывающий ложного срабатывания); мощности рассеяния (мощность, потребляемая от источника питания).

 16.2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи

При использовании логических и цифровых устройств в системах автоматизированного управления возникает проблема связи их с различными электронными преобразователями входных сигналов и исполнительными механизмами, у которых в большинстве случаев информация представлена в аналоговой форме в виде различных уровней напряжения и тока. В этом случае для преобразования цифрового сигнала в аналоговый используют так называемый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), а для обратного преобразования – аналого-цифровой преобразователь (АЦП). ЦАП и АЦП выполняют в виде больших интегральных схем. Конструктивно ЦАП состоит из операционного усилителя (рис. 16.4 а), на вход которого с помощью электронных ключей (например, ключи на МОП-транзисторах), управляемых двоичным кодом, подключается матрица резисторов.

Рис. 16.4

Коэффициент передачи определяется по отношению . По входам 0, 1, 2, 3 коэффициенты передачи будут соответственно

 , (16.1)

где  –  – числа, принимающие значения 0 или 1 в зависимости от положения соответствующего ключа. Выходное напряжение ЦАП определяется по формуле

.  (16.2)

Таким образом, двоичный код на входе ЦАП преобразуется на выходе в уровень напряжения .

Недостатками этой схемы ЦАП являются необходимость жестких требований к точности и стабильности сопротивлений матрицы, особенно старших разрядов, а также к качеству опорного напряжения  источника питания при различных нагрузках. Условное обозначение ЦАП показано на рис. 16.4 б.

Аналого-цифровой преобразователь состоит из цифрового автомата (ЦА) (рис. 16.5), который по сигналу, поступающему на его вход, вырабатывает последовательность соответствующих чисел в двоичном коде. Этот код подается на вход ЦАП, где формируется выходное напряжение , определяемое входными числами. Напряжение  подается на вход компаратора, где сравнивается с входным напряжением  Если напряжения  и  равны, то компаратор выдает сигнал, останавливающий работу цифрового автомата, и на его выходе в запоминающих буферных устройствах фиксируется соответствующий двоичный код.

Цифровой автомат представляет собой двоичный регистр (РГ), основное назначение которого – запись и хранение информации в двоичном коде. Основными элементами регистра являются триггеры. Их число определяется числом двоичных разрядов, на которое рассчитан регистр. Регистр суммирует импульсы от тактового генератора (ТГ). В выходном буферном устройстве (БУ) хранятся числа в двоичном коде, поступающие от регистра. Вся схема питается от источника стабилизированного напряжения (ИсН).


Рис. 16.5

Импульсы, поступающие от тактового генератора на вход регистра, переводят его разряды в код 1, начиная со старшего разряда. Если старший разряд имеет код 1, ЦАП выдает на выходе соответствующее напряжение, которое сравнивается в компараторе с входным напряжением. Если  и  больше , то старший регистр получает код 0, в противном случае остается 1. Далее код 1 появляется в следующем разряде и цикл повторяется до младшего разряда регистра. После этого АЦП готов к выдаче кода из регистра.

Основными характеристиками ЦАП и АЦП являются быстродействие, погрешность и динамический диапазон изменения входного напряжения для АЦП и выходного для ЦАП.

ЦАП и АЦП являются основным связующим звеном между ЭВМ и различными периферийными устройствами автоматизированных систем управления технологическими процессами.


Решение задачи по теме «Двигатели постоянного тока»