Вопросы для самопроверки

1.Каковы назначение и логическая схема шифратора?

2.Каковы назначение и логическая схема дешифратора?

3.Приведите примеры использования преобразователей кодов. Как строятся преобразователи кодов?

4.Какие задачи решают мультиплексоры и демультиплексоры?

5.Нарисуйте функциональную схему мультиплексора для четырех источников информации.

6.Составьте таблицу истинности полусумматора и нарисуйте его функциональную схему.

7.Чем отличаются полусумматор и одноразрядный сумматор?

8.Составьте таблицу истинности одноразрядного сумматора и нарисуйте его функциональную схему.

9.Каковы назначение и логическая схема цифрового компаратора?

10.Как строятся многоразрядные сумматоры?

11.По каким признакам классифицируют триггеры?

12.Поясните принцип работы асинхронного RS-триггера на элементах И-НЕ, используя временные диаграммы.

13.Поясните принцип работы одноступенчатого синхронизируемого RS-триггера на элементах И-НЕ, используя временные диаграммы.

14.В чем состоит принципиальное отличие двухступенчатого синхронизируемого RS-триггера на элементах И-НЕ от одноступенчатого?

15.Приведите функциональную схему Т-триггера и поясните принцип его работы.

16.Нарисуйте схемы синхронных Т и D-триггеров, реализованных на базе универсального JK-триггера.

17.По каким признакам можно провести классификацию регистров?

18.Приведите структурную схему и условное обозначение параллельного регистра.

19.Назовите области применения регистров.

20.По каким признакам можно провести классификацию счетчиков?

21.Приведите структурную схему и условное обозначение суммирующего счетчика.

22.Нарисуйте структурную схему делителя частоты на 7.

23.Каким образом достигается повышение быстродействия счетчиков?

24.Назовите основные параметры ЗУ.

25.По каким признакам классифицируют устройства памяти?

26.Нарисуйте обобщенную структурную схему ЗУ и поясните назначение входящих в ее состав устройств.

27.Как организованы схемы ПЗУ и на каких элементах памяти они выполняются?

28.Приведите принципиальную схему ЦАП с суммированием токов и объясните принцип его работы.

29.Зачем на выход ЦАП с суммированием токов включают операционный усилитель?

30.Приведите функциональную схему параллельного АЦП и объясните принцип его работы.

31.Почему параллельные АЦП являются самыми быстродействующими?

32.Приведите функциональную схему АЦП последовательного уравновешивания и объясните принцип его работы.

33.Какие физические явления используются в индикаторных устройствах?

34.Приведите функциональную схему счетной декады на семисегментном индикаторе и объясните принцип его работы.

35.В чем заключается суть динамической индикации?

Глава пятая

ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

И ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

5.1. Генераторы синусоидальных колебаний

Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармоничных) колебаний, прямоугольных колебаний или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов) и колебаний специальных форм (например, генераторы линейно изменяющегося напряжения). Генератором называется автоколебательная структура, в которой энергия источников питания преобразуется в энергию электрических автоколебаний. Генераторы синусоидальных колебаний обеспечивают образование на выходе устройства переменного тока (напряжения) заданной частоты. В них часто используются колебательные LC-контуры (обычно параллельные).

Представим себе параллельный LC-контур. Если зарядить емкость такого контура до определенного напряжения, то в нем будет запасена соответствующая энергия . Теперь замкнем этот заряженный конденсатор на индуктивность. В результате будет происходить колебательный обмен энергией между конденсатором и катушкой индуктивности. Период этих колебаний можно определить как

(5.1)

Через четверть периода вся энергия ε уже будет сосредоточена в магнитном поле катушки индуктивности, а конденсатор полностью разрядится. После этого конденсатор начнет перезаряжаться за счет энергии магнитного поля, которая в момент времени вернется на конденсатор в виде ε, но полярность напряжения обкладок конденсатора изменится на противоположную. В момент времени Т конденсатор снова полностью зарядится, и колебательный процесс будет продолжаться. Поскольку в реальном контуре всегда имеют место потери, эти колебания будут затухать. Для предотвращения затухания нужно периодически подавать в контур дополнительную энергию. Обычно пополнение энергии осуществляется от источника питания с помощью усилительного каскада.

Генераторы синусоидальных колебаний обычно содержат усилительный каскад, охваченный частотно-избирательной ПОС, которая обеспечивает устойчивый режим самовозбуждения на заданной частоте. На рис. 5.1 приведена структурная схема генератора синусоидальных колебаний, где и обозначены в виде комплексных величин, в чем учитывается их зависимость от частоты. В дальнейшем это будем иметь в виду, но запись для этих параметров будем производить в обычном виде.

Для работы электронного устройства в режиме автогенерации необходимо выполнение двух условий. Эти условия можно записать в следующем виде:

, (5.2,а)

, (5.2,б)

где , - фазовые сдвиги, вносимые усилителем и цепью обратной связи соответственно; - целое число.

Для получения на выходе генератора синусоидального напряжения необходимо, чтобы соотношения (5.2) выполнялись лишь на одной частоте.

Соотношение (5.2,а) принято называть балансом амплитуд. Амплитуда сигнала на выходе устройства оказывается в K раз больше, чем на входе. Но она ослабляется в раз цепью обратной связи. Для возникновения генерации необходимо, чтобы сигнал, поступающий на вход по цепи обратной связи, был больше начального сигнала на входе устройства, т.е. . Это условие позволяет первоначальным изменениям токов и напряжений (появившимся при подключении устройства к источнику питания) осуществить необходимое нарастание. Условие определяет установившийся режим генерации, в котором сигналы на выходе и входе генератора равны своим установившимся значениям, т. е. коэффициент усиления компенсируется коэффициентом обратной связи.

Соотношение (5.2,б) принято называть балансом фаз. Возникший на входе сигнал (при подключении источника питания) после прохождения усилителя и цепи обратной связи должен возвратиться на вход устройства без изменения своей фазы, т. е. суммарный фазовый сдвиг должен быть равен , , и т.д. В результате происходит увеличение этого сигнала за счет сложения тока (или напряжения) с возвратившимся по цепи ПОС сигналом. Соотношение (5.2,6) обязывает обеспечить в генераторе устойчивую ПОС.

Генераторы синусоидальных колебаний принято различать по типу используемых частотно-избирательных элементов. Так, можно выделить LC-, RC- и кварцевые (акустоэлектронные) генераторы.