ответы на электротехнику2

Часто используются КЛЦ, выполненные в виде интегральных схем в различных сериях схемотехнических базисов: транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), логики на комплементарных МОП-транзисторах (КМДП) (старое КМОП), эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) и буферизированной полевой логики (БПЛ).

Интегральные схемы ТТЛ имеют базовый элемент на основе биполярных транзисторов и характерны следующими уровнями логических сигналов: напряжение низкого уровня uL = [0; 0,3] В; напряжение высокого уровня uh = [2,4; 5] В. Напряжение питания этих ИС равно 5 В. Из наиболее часто встречающихся в практике ИС этого типа можно отметить следующие серии: К133, 155, 533, 555, 530, 531, 1533, 1531. В основной массе задач целесообразно применять серию 1533.

ИС КМДП имеют базовый элемент в виде логического ключа на комплементарных (разных по природе, но идентичных по электрическим характеристикам) полевых транзисторах и характерны практическими уровнями логических сигналов: напряжение низкого уровня uL = 0; напряжение высокого уровня uh равно напряжению питания. В зависимости от серии, напряжение питания этих ИС лежит в диапазоне от 1,5 В до 15 В. Из наиболее часто встречающихся в практике ИС этого типа можно указать следующие серии: К564, 561, 1564, 1561, 1554, 1594.

В ЭСЛ ИС в базовом элементе применён токовый ключ - дифференциальный каскад на БПТ в ключевом режиме. Напряжение питания серии 1500 равно минус 4,5 В, а остальные серии питаются напряжением минус 5,2 В. Напряжение низкого уровня uL лежит в интервале [-1,8; -1,6] B; напряжение высокого уровня uh равно в среднем значению минус 0,8 В. Особенность ЭСЛ ИС - это наличие парафазного (прямого и инверсного) выхода, причём с открытым эмиттером. Поэтому используемый выход должен быть подключён к шине питания через резистор сопротивлением 300-500 Ом. Можно привести серии ЭСЛ ИС: К100, 500, 1500.

Основная особенность этих ИС - высокое быстродействие и большая потребляемая мощность. Например, ряд функциональных элементов серии 1500 работают на частотах до 500 МГц.

В БПЛ ИС в базовом элементе также применён токовый ключ - дифференциальный каскад на ПТ с барьером Шотки в ключевом режиме. Элементы с барьером Шотки имеют очень высокое быстродействие - время перехода из одного состояния в другое лежит в пикосекундном диапазоне. В качестве материала применяют арсенид галлия (GaAs). Питание этих ИС производится от двух источников: 4,5 В и минус 2,5 В. Напряжение низкого уровня uL лежит в интервале [-0,2; 0,1] B; напряжение высокого уровня uh в диапазоне [0,9; 1,5] В. БПЛ ИС также имеют парафазный выход, но с открытым истоком. Используемый выход должен быть подключён к общему проводу ("земле") через резистор сопротивлением 25-150 Ом. Основная серии этих ИС - серия К6500.

ИС БПЛ имеют сверхвысокое быстродействие и большую потребляемую мощность. Они способны работать до частот 1000-1200 МГц.

Асинхронные триггеры требуют для своего построения два двухвходовых логических элемента типа И-НЕ или ИЛИ-НЕ.

D-триггеры имеют один информационный вход. Состоянию логической «1» на прямом выходе соответствует единица на информационном входе триггера, а состоянию логического «0» - нулевой уровень входного сигнала.

Характерным свойством Т-триггера является его переключение в противоположное состояние с приходом каждого очередного входного импульса. Ввиду широкого применения в счетчиках импульсов, его часто называют триггером со счетным  запуском. Триггеры Т-типа выполняются на базе двух асинхронных RS-триггеров (Мaster-Slave-схема), один из которых называют основным, а другой - вспомогательным (ведущий-ведомый).

Последовательность переключения асинхронных RS-триггеров, входящих в Т-триггер, такая. На этапе фронта входного импульса переключается основной триггер, а по окончании длительности tИ входного импульса (на этапе среза) - вспомогательный триггер. Указанная особенность   отражается   в  другом названии   схемы - триггер  с внутренней   задержкой (Тt).

Режим счетного запуска Т-триггера определяет указанные ниже особенности, учитываемые при его построении. В схеме должны быть созданы условия для сохранения нового состояния после переключения триггера входным импульсом. При этом должна обеспечиваться необходимая направленность переключения: если триггер находится в состоянии "1", то входной импульс переводит его в состояние "0", и наоборот.

JK-триггер. JK-триггер получают на основе Т-триггера путем использования в его входных цепях трехвходовых элементов И-НЕ, позволяющих иметь два дополнительных входа J и К (рисунок 36.7). Наличие двух дополнительных входов расширяет функциональные возможности триггера, в связи с чем JK-триггер называют универсальным. При соответствующем подключении входов JК-триггер, в частности, может выполнять функции RS, D и T-триггеров

Схемы, предназначенные для преобразования цифровой информации из десятичной системы счисления в двоичную, обычно называются шифрирующими, а для обратного преобразования — дешифрирующими. Схемы, предназначенные для преобразования различных кодов в двоичной системе, называют преобразователями кода. Все эти схемы относятся к узлам комбинационного типа.

Функциональная надёжность логических схем, связанная с "состязанием" логических схем, это надёжность выполнения заданного алгоритма при условии наличия произвольных разбросов задержек срабатывания отдельных логических элементов. Функционально надёжные регистры сдвига строятся на основе Т- и JK-триггеров.  

В процессе работы двоичного счетчика частота следования импульсов на выходе каждого последующего триггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой его входных импульсов. Это свойство схемы используют для построения делителей частоты. При использовании схемы в качестве делителя частоты входной сигнал подают на счетный вход первого триггера, а выходной снимают с последнего триггера. Выходная и входная частоты связаны соотношением fвых = fвх/Ксч.

Максимальное время установки tуст max в двоичных счетчиках с непосредственной связью характеризуется суммарной задержкой в последовательной передаче информации от младшего к старшему разряду счетчика. Другими словами, параметр определяется временем перехода счетчика из кода 2N - 1 в код 00...0. Его находят из соотношения:

tуст max = Ntзт ,                                                                                                       (40.1)

где tзт - задержка переключения Тt-триггера после окончания счетного импульса. Время установки возрастает с увеличением числа разрядов, что сказывается на быстродействии счетчика.

Максимальная частота  следования  счетных  импульсов ограничивается величиной:

fвх max = 1/(tи + tуст max) .                                                                                         (40.2)

При работе счетчика в режиме деления частоты его предельная частота определяется предельной частотой переключения триггера первого разряда, т. е.:

fвх max = 1/(tи + tзт) .                 

При использовании ГПН, построенного на основе интегратора на ОУ, величина uГПН вычисляется согласно выражению .И уравнение преобразования имеет вид: N_x = -(f₀t₀ / U₀)u_x .

Факторами, определяющими величину суммарной погрешности АЦП, являются:

- неточность установки и нестабильность значения частоты ОГ f0;

- неточность установки и нестабильность значений постоянной времени интегратора ГПН t0  и опорного напряжения U0;

- нелинейность напряжения сигнала ГПН uГПН ;

- смещения нулевого уровня интегратора ГПН и компаратора;

- конечное значение чувствительности (определяемое шириной петли гистерезиса) компаратора.

основные динамические параметры ЦАП.

А) Время установления выходного сигнала: время от момента изменения кода на входе от минимального до максимального до момента, когда значение выходного сигнала отличается от установившегося на заданную величину (0,5 ЕМР).

Б) Время задержки распространения: время от момента достижения входным сигналом уровня 0,5 своего значения до момента достижения выходным сигналом уровня 0,5.

В) Время нарастания - время, за которое выходной сигнал изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения.

Д) Время переключения - время от момента изменения входного кода до достижения на выходе уровня 0,9.