проанализировать работу следующих интегральных схем: логические элементы, триггеры, счетчики, дешифраторы, мультиплексоры, генераторы. Оценить область их использования. 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Большая часть систем управления технологическими процессами и оборудованиями комплектуется на основе современных интегральных микросхем и микроконтроллеров. Все многообразие цифровой схемотехники в зависимости от сложности выполняемых преобразований дискретных
сигналов можно условно разделить на элементы, функциональные узлы, устройства. К цифровым элементам относятся схемные решения, реализующие простые функции алгебры логики, сложения, формирование уровня и т.д. Функциональные узлы выполняют функции генераторов, формирователей импульсов по амплитуде и длительности, преобразователей формы импульсных сигналов. Устройствами являются регистры, счетчики, ОЗУ, мультиплексоры,
ЦАП, АЦП. 1.1 Логические элементы Логические элементы выпускаются промышленностью в виде наборов, которые обеспечивают выполнение множества логических функций. При этом случае создаются хорошие условия согласования выхода логической схемы со входом другой логической схемы того же набора. В качестве основных логических элементов чаще всего используются элементы ИЛИ - НЕ и И - НЕ. Элементы выполняются на основе двух типов.
Первый тип - транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), в которой на входе использован многоэмиттерный транзистор. Второй тип - логические элементы на полевых транзисторах (МДП - логика), которые имеют входное сопротивление и это позволяет уменьшить входное сопротивление и это позволяет уменьшить потребляемую мощность от источника питания. Рисунок 1.1 – Логические элементы 1.1 Триггеры Триггеры относятся к классу схем, значение выходных сигналов которых зависят не только от значений
входных сигналов, но и от последовательности их изменения. Триггеры имеют два устойчивых состояния, которые устанавливаются импульсными или потенциометрическими сигналами. В цифровых системах используются в основном триггеры с потенциальным управлением. По способу запаси информации триггеры подразделяются на асинхронные и тактируемые. В асинхронных момент переключения определяется моментом смены кодовой комбинации на информационных
входах. В синхронных смена состояний осуществляется в строго определенные моменты времени действия тактирующих импульсов. Как правило, выпускаемые микросхемы триггеров являются многоканальными. Схемы, имеющие разные уровни включения и выключения, относятся к триггерам Шмидта. 1.2 Дешифратор Эти схемы находят широкое применение для коммутации цифровых и аналоговых сигналов в микропроцессорных системах. Рисунок 2.1 – Дешифратор (К155ИД11) 1.4
Мультиплексор, регистр Мультиплексор подключает вход к одному из имеющихся входов. Логический сигнал на входе принимает значение сигнала на выходе в зависимости от управляющих сигналов. Регистр - это последовательное устройство, предназначенное для приема, хранения и передачи двоичных чисел. Рисунок 2.2 – Мультиплексор (К155КП5) 1.3 Счетчики Это последовательные цифровые устройства, обеспечивающие хранение слова информации и выполнение над
ними микроопераций счета. Операция счета заключается в изменении значении числа в счетчике. Основным параметром счета является модуль счета, определяемый максимальным числом единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Рисунок 2.3 – Счетчик (К155ИЕ5) 1.6 Делитель частоты В делителе частоты формируется последовательность сигналов с частотой в п раз меньше частоты входных, последовательность состояний может быть произвольной, важно
лишь обеспечить заданный период счета. 1.7 Запоминающие устройства В МП системах используются различные устройства памяти, начиная от отдельных триггеров и кончая ЗУ большой емкости, для хранения 1 -го бита информации требуется запоминающий элемент (ЗЭ), например триггер. Для хранения многоразрядного числа нужна ячейка памяти (ЯП), состоящая из нескольких ЗЭ. По способу хранения информации в ЗЭ различают статические и динамические
ЗУ. В статических используют бистабильные ЗЭ, например триггеры. В динамических хранение информации осуществляется за счет заряда специальных конденсаторов.