16. Цифровые функциональные блоки (узлы); решаемые ими задачи.

Функциональный узел – часть схемы, выполняющая определенную функцию схемы и имеющая входы/выходы.

Цифровые функциональные блоки (узлы):

1) Инвертор 2) Логический перемножитель (лог.И) 3)Логический сумматор (лог. ИЛИ) 4) Сумматор по модулю 2 ( Искл.ИЛИ) 5) Триггер 6)Регистр 7)Счетчик 8) Мультиплексоры, демультиплексоры 9)Преобразователи кода (шифраторы, дешифраторы). 10)Сумматор 11)Перемножитель 12)Компаратор 13) Арифметико-логическое устройство (АЛУ) 14)Запоминающее устройство. 15) ЦАП АЦП и др.

36. Применение резисторов в электронных схемах (делители напряжения, сумматоры, ограничит. Тока, подтяжка, согласование дл. Линий, аттенюаторы п и т образные, матрица r-2r ; примеры схем).

Делитель напряжения — устройство, в котором входное и выходное напряжение связаны коэффициентом передачи 

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора и , подключённых к источнику напряжения . Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с Первым правилом Кирхгофа. Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

.

Для каждого резистора:

Разделив выражение для  на выражение для в итоге получаем:

 Таким образом, отношение напряжений и в точности равно отношению сопротивлений и .

Используя равенство

, в котором , а 

И, выражая из него соотношение для тока:

Получим формулу, связывающую выходное ( ) и входное ( ) напряжение делителя:

Сумматор — устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов.

В зависимости от формы представления информации различают сумматоры аналоговые и цифровые.

По способу действия:

1) Последовательные (одноразрядные), в которых обработка разрядов чисел ведётся поочерёдно, разряд за разрядом, на одном и том же одноразрядном оборудовании;

2) Параллельные (многоразрядные), в которых слагаемые складываются одновременно по всем разрядам, и для каждого разряда имеется своё оборудование;

Ограничитель тока - устройство, препятствующее возрастанию выше допустимых или заданных амплитуды или действующего значения силы тока короткого замыкания в электрической сети. Ограничение токов короткого замыкания позволяет снизить требования к термической и динамической устойчивости электропередачи.

Подтягивающий резистор — резистор, включенный между проводником, по которому распространяется электрический сигнал, и питанием, либо между проводником и землей.

Цепь с подтягивающим резистором можно сравнить с делителем напряжения из двух резисторов - большого подтягивающего, и очень маленького на месте кнопки или открытого стока.

Аттенюатор— устройство для плавного, ступенчатого или фиксированного понижения интенсивности электрических или электромагнитных колебаний, как средство измерений является мерой ослабления электромагнитного сигнала , но одновременно, его можно рассматривать и как измерительный преобразователь.

Аттенюатор — это электронное устройство , которое уменьшает амплитуду или мощность сигнала без существенного искажения его формы.

Фиксированные аттенюаторы используются, чтобы уменьшить напряжение, рассеять мощность, а также улучшить согласование с линией.

Основными схемами, используемыми в аттенюаторах, являются аттенюаторы П-типа и T-типа. Они могут потребоваться, чтобы сбалансировать или разбалансировать сети в зависимости от геометрии линии, с которой они будут использоваться, сбалансированной или несбалансированной. Например, аттенюаторы, используемые с коаксиальными линиями, должны быть в несбалансированной форме, в то время как аттенюаторы для работы с витой парой должны быть в сбалансированной форме.

 

Матрица

Рассмотрим матрицу, изображенную на рисунке.

Очевидно, что если все ключи находятся в положении "0", то выходное напряжение будет равно нулю. Можно посчитать, что если ключ нулевого разряда установлен в положение "1", а все остальные в положение "0", то Uвых=V*1/16; если ключ первого разряда установлен в положение "1", а все остальные в положение "0", то Uвых=V*1/8; если ключи нулевого и первого разрядов установлены в положение "1", а все остальные в положение "0", то Uвых=V*(1/16+1/8), и так далее...

В общем случае получим: Uвых=V*(А0*1/16+А1*1/8+А2*1/4+А3*1/2), где Аi=1, если соответствующий ключ (Кi) находится в положении "1" и Аi=0, если соответствующий ключ находится в положении "0". То есть, замыкая различными способами ключи К0...К3 (или, по другому говоря, подавая на вход четырехбитное число A3A2A1A0) мы можем получить 2 ₄=16 различных значений выходного напряжения (от Uвых=0 до Uвых=V*(1-1/16) с шагом =V*1/16).

Таким образом, данная схема представляет собой простейший параллельный четырехбитный цифро-аналоговый преобразователь. Аналогичным образом можно построить восьми, десяти, двенадцати и вообще n-битный ЦАП. В общем случае, для n-битного ЦАП будем иметь: Uвых=V* ( Ai*1/2n-i), где i - номер разряда (i=0, 1, 2 ... n-1), Ai=1, если соответствующий ключ замкнут на шину питания и Ai=0, если соответствующий ключ замкнут на общий провод.шаг в этом случае определяется по формуле: =V/2n, где n - общее число разрядов