Таковыми, например, являются цифровые узлы комбинационного типа (преобразователи кодов, коммутаторы, сумматоры) и комбинационные схемы накапливающего типа (триггеры, счетчики). <...> Кроме этого различные серии цифровых микросхем отличаются между собой не только значениями напряжений уровней 0 и 1, но и соответствующими им значениям токов, временем задержки и др. <...> Временная диаграмма цифрового сигнала представляет собой последовательность импульсов в координатах U(t). <...> Например, цифровой электрический сигнал, соответствующий последовательности 11001101010, можно представить в виде временной диаграммы электрических импульсов U(t), изображенной на рис. <...> Логические элементы «и», «или», «не» и построение простейших функциональных схем на их основе Любое ЦУ состоит из логических элементов (ЛЭ), среди которых можно выделить три основных, называемых «И», «ИЛИ», «НЕ». <...> Для описания работы ЛЭ применяют булеву алгебру (БА). <...> Поскольку результат у любой из логических операций принимает значения из того же множества {0, 1}, что и операнды хп, хп_ь хп_2,., х0 можно составлять суперпозиции логических операций, когда результат одной операции используется в качестве операнда в другой. <...> Подобные суперпозиции логических операций являются переключательными функциями (ПФ). <...> ПФ - это такая функция Y = f(xn , xn_i , xn_2 ,., хо), в которой Y, xn, xn_i, хп_2,., х0могут принимать только значения 0 или 1 (суперпозиция логических операций). <...> Условное графическое обозначение (УГО) для элемента или узла цифрового устройства - это прямоугольник, внутри которого указывается функция этого элемента (кроме зарубежного обозначения). <...> Простейшими из КС являются ЛЭ - устройства, реализующие логические операции по правилам БА. хл XI Хл Y хо а хо а' хо б б' Рис. <...> Условное графическое обозначение конъюнктора (логический элемент «И») - а ,а' (зарубежное обозначение) и дизъюнктора (элемент «ИЛИ») - б, #'(зарубежное обозначение). <...> Условное графическое обозначение логического элемента <...>
Схемотехника_.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Калмыцкий государственный университет»
СХЕМОТЕХНИКА
Методические указания для студентов факультета
«Математика и физика»
Элиста 2006
Стр.1
Составитель канд. физ.-мат. наук Р.А. Бисенгалиев
Схемотехника. Методические указания для студентов факультета «Математика
и физика». / калм. ун-т; Сост. Р.А. Бисенгалиев. Элиста, 2006. 60 с.
Методические указания представляют собой вводный курс по основам
схемотехники и теории цифровых устройств, которые изложены в двух главах.
В первой главе представлены основные сведения о булевой алгебре, о
базовых логических элементах, о методах преобразования логических функций
в электронные схемы, а также о принципах построения цифровых электронных
схем с заданными схемами обработки информации. Также рассмотрены
основные особенности реализации цифровых электронных устройств.
Во второй главе рассмотрены базовые цифровые устройства, используемые в
электронных устройствах, и принципы их работы. Таковыми, например, являются
цифровые узлы комбинационного типа (преобразователи кодов,
коммутаторы, сумматоры) и комбинационные схемы накапливающего типа
(триггеры, счетчики). Рассмотрен ряд примеров решения задач по данному
курсу. В заключении приведен список задач для самостоятельного решения.
Утверждено методической комиссией факультета «Математика и физика»
Рецензент:
канд. физ.-мат. наук, доцент КалмГУ Е.О. Басангова
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что современная электроника, особенно в настоящее время,
базируется в основном на цифровых электронных элементах. Кроме этого,
немаловажную роль также продолжает играть и аналоговая электроника, которая
является основой усилительной техники. Открытие транзистора в середине
прошлого века привело к существенной миниатюризации как аналоговых,
так и цифровых электронных приборов. Это позволило значительно
повысить эффективность и уменьшить габариты электронных компонентов.
Совокупность этих двух направлений электронной техники позволяет создавать
сложные электронные приборы, которые широко применяются в промышленности,
науке и технике. На основе простейших цифровых элементов
строятся такие цифровые элементы как триггеры, шифраторы, счетчики и
т.д, являющиеся базовыми элементами современных электронных приборов.
Поэтому изучение принципов работы электронных схем, а также способов
построения цифровых и аналоговых устройств с заданными характеристиками
является одним из важнейших и востребованных направлений современного
физического образования.
Глава 1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
1.1. Общие сведения о цифровых устройствах
В цифровых устройствах (ЦУ) действуют цифровые сигналы. Обычные
непрерывные синусоидальные электрические сигналы называют аналоговыми.
Цифровые же сигналы представляют собой импульсы прямоугольной
формы с определенной амплитудой максимума и определенным минимальным
значением. Цифровой сигнал характеризуется изменением напряжения
от одного уровня к другому. Эти уровни (максимум и минимум) могут
иметь различное значение напряжения в вольтах в зависимости от серии
элементов ЦУ. Причем принято максимальное значение напряжения UB называть
«уровень 1», а минимальное UH - «уровень 0». Конкретные величины
напряжений нуля и единицы зависят от серии цифровых элементов (микросхем
и др.). Так, например, в серии микросхем К155 за уровень 1 принимается
напряжение от 2,4 до 5,0 В, а за уровень 0 - от 0 до 0,4 В. Кроме этого
различные серии цифровых микросхем отличаются между собой не только
значениями напряжений уровней 0 и 1, но и соответствующими им значениям
токов, временем задержки и др.
При работе цифровых схем на транзисторах, микросхемах, как правило,
не предъявляются жесткие требования к форме токов и напряжений. При использовании
транзисторов в цифровых электронных схемах они работают чаще
только в ключевом режиме (режим насыщения), т. е. или «открыты», или
3
Стр.3