Дон ГТУ
Практичне завдання
АКГ - 05
АУТПТЕК
Схемотехнічне рішення
Мета: проаналізувати роботу наступних інтегральних схем: логічні елементи, тригери, лічильники, дешифратори, мультиплексори, генератори. Оцінити область їх використання.
1 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ
Велика частина систем управління технологічними процесами і оборудованіямі комплектується на основі сучасних інтегральних мікросхем і мікроконтролерів. Все різноманіття цифрової схемотехніки в залежності від складності виконуваних перетворень дискретних сигналів можна умовно розділити на елементи, функціональні вузли, пристрої.
До цифровим елементів відносяться схемні рішення, реалізують прості функції алгебри логіки, складання, формування рівня і т.д.
Функціональні вузли виконують функції генераторів, формувачів імпульсів по амплітуді і тривалості, перетворювачів форми імпульсних сигналів.
Пристроями є регістри, лічильники, ОЗУ, мультиплексори, ЦАП, АЦП.
1.1 Логічні елементи
Логічні елементи випускаються промисловістю у вигляді наборів, які забезпечують виконання безлічі логічних функцій. При цьому випадку створюються хороші умови узгодження виходу логічної схеми зі входом іншого логічної схеми того ж набору.
В якості основних логічних елементів найчастіше використовуються елементи АБО - НЕ і І - НЕ. Елементи виконуються на основі двох типів.
Перший тип - транзисторних-транзисторна логіка (ТТЛ), в якій на вході використаний многоеміттерний транзистор. Другий тип - логічні елементи на польових транзисторах (МДП - логіка), які мають вхідний опір і це дозволяє зменшити вхідний опір і це дозволяє зменшити споживану потужність від джерела живлення.
Малюнок 1.1 - Логічні елементи
Тригери
Тригери відносяться до класу схем, значення вихідних сигналів яких залежать не тільки від значень вхідних сигналів, але і від послідовності їх зміни.
Тригери мають два стійких стани, які встановлюються імпульсними або потенціометричним сигналами. У цифрових системах використовуються в основному тригери з потенційним управлінням.
За способом запаси інформації тригери поділяються на асинхронні і тактируемого. В асинхронних момент перемикання визначається моментом зміни кодової комбінації на інформаційних входах. У синхронних зміна станів здійснюється в строго певні моменти часу дії тактирующие імпульсів.
Як правило, випускаються мікросхеми тригерів є багатоканальними.
Схеми, що мають різні рівні включення і виключення, відносяться до тригерів Шмідта.
Дешифратор
Ці схеми знаходять широке застосування для комутації цифрових і аналогових сигналів в мікропроцесорних системах.
Малюнок 2.1 - Дешифратор (К155ІД11)
1.4 Мультиплексор, регістр
Мультиплексор підключає вхід до одного з наявних входів.
Логічний сигнал на вході приймає значення сигналу на виході в залежності від керуючих сигналів.
Регістр - це послідовне пристрій, призначений для прийому, зберігання та передачі двійкових чисел.
Малюнок 2.2 - Мультиплексор (К155КП5)
Лічильники
Це послідовні цифрові пристрої, що забезпечують зберігання слова інформації та виконання над ними мікрооперацій рахунку. Операція рахунку полягає у зміні значення числа в лічильнику.
Основним параметром рахунку є модуль рахунку, визначається максимальним числом одиничних сигналів, що може бути пораховано лічильником.
Малюнок 2.3 - Лічильник (К155ІЕ5)
1.6 Дільник частоти
У дільнику частоти формується послідовність сигналів з частотою в п разів менше частоти вхідних, послідовність станів може бути довільною, важливо лише забезпечити заданий період рахунку.
1.7 Сховище
У МП системах використовуються різні пристрої пам'яті, починаючи від окремих тригерів і закінчуючи ЗУ великої ємності, для зберігання 1-го біта інформації потрібно запам'ятовує елемент (ЗЕ), наприклад тригер. Для зберігання багаторозрядного числа потрібна комірка пам'яті (ЯП), що складається з декількох ЗЕ.
За способом зберігання інформації в ЗЕ розрізняють статичні і динамічні ЗУ. У статичних використовують бістабільні ЗЕ, наприклад тригери. У динамічних зберігання інформації здійснюється за рахунок заряду спеціальних конденсаторів.