- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов
- •Схемотехника
- •В.В. Болгов, в.И. Енин, а.В. Смольянинов Схемотехника
- •Схемотехника
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать:
- •После изучения дисциплины необходимо уметь:
- •В.1. Роль и место курса “Схемотехника” в учебном процессе
- •В.2. Основные направления развития цифровых устройств
- •В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний
- •1 . Основы теории логических функций.
- •1.1. Логические функции
- •1.2. Основные законы и тождества алгебры логики
- •1.3. Формы представления логических функций
- •Совершенная дизъюнктивная нормальная форма
- •Совершенная конъюнктивная нормальная форма
- •Получение логических выражений скнф и сднф
- •1.4. Минимизация логических функций
- •Метод Квайна
- •Метод карт Вейча
- •1.5. Построение и анализ работы логических схем
- •1.6. Построение логических схем с несколькими выходами
- •1.7. Вопросы и задания для самоконтроля
- •2. Интегральные микросхемы
- •2.1. Технологии цифровых интегральных схем
- •2.2. Параметры интегральных микросхем
- •2.3. Логические элементы транзисторно-транзисторной логики
- •2.3.1. Входные каскады ттл микросхем
- •2.3.2. Типы выходных каскадов ттл цифровых элементов
- •Логический выход
- •Элементы с тремя состояниями
- •Выходные каскады с открытым эмиттером
- •Выход с открытым коллектором
- •Основные характеристики микросхем ттл серий
- •2.4. Логические элементы эмиттерно-связанной логики
- •2.5. Логические элементы на моп‑транзисторах
- •2.6. Кмоп микросхемы
- •2.6.1. Режим неиспользуемых входов
- •2.6.2. Преобразователи уровня
- •2.7. Простейшие интегральные микросхемы
- •2.8. Шинные формирователи и приемопередатчики
- •2.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •3. Устройства комбинационного типа
- •Двоичные шифраторы и дешифраторы
- •3.1.1. Разработка схемы шифратора и его работа
- •3.1.2. Приоритетный шифратор
- •3.1.3. Разработка схемы дешифратора и его работа
- •3.1.4. Преобразователи кодов
- •3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •3.2.1. Мультиплексоры
- •3.2.2. Демультиплексоры
- •3.2.3. Получение мультиплексоров и демультиплексоров на большое количество входов (выходов)
- •3.2.4. Универсальные логические модули
- •3.2.5. Совместная работа мультиплексора и демультиплексора
- •3.3. Сумматоры, алу и матричные умножители
- •3.3.1. Одноразрядный сумматор
- •3.3.2. Сумматор последовательного действия
- •3.3.3. Сумматор параллельного действия с последовательным переносом
- •3.3.4. Сумматор параллельного действия с параллельным переносом
- •3.3.5 Арифметико-логические устройства
- •3.3.6. Матричные умножители
- •3.4. Компараторы
- •3.5 Схемы контроля
- •3.6. Вопросы и задания для самоконтроля
- •4. Узлы последовательностного типа
- •4.1. Триггеры
- •4.1.1. Асинхронные триггеры
- •4.1.2. Асинхронный d-триггер
- •4.1.3. Синхронные триггеры
- •Синхронный rs-триггер
- •Синхронный d-триггер
- •Триггеров
- •4.1.4. Триггеры с двухступенчатым запоминанием информации
- •4.1.6. Счетный триггер
- •4.1.7. Динамические триггеры
- •4.1.8. Установка начального значения триггера
- •4.1.9. Триггеры Шмидта
- •4.2. Регистры
- •4.2.1. Параллельный регистр
- •4.2.2. Последовательные (сдвигающие) регистры
- •4.2.3. Взаимное преобразование числа из последовательного кода в параллельный
- •4.3. Счётчики
- •4.3.1. Суммирующие счетчики
- •4.3.2. Вычитающие счетчики
- •4.3.3. Реверсивные двоичные счетчики
- •4.3.4. Кольцевые счетчики
- •4.3.5. Условное обозначение счетчиков
- •4.3.6. Быстродействие счетчиков
- •4.3.7. Программирование счетчиков
- •4.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •5. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •5.1. Аналого-цифровые преобразователи
- •5.1.1. Принцип аналого-цифрового преобразования
- •5.1.2. Ацп с промежуточным преобразованием во временной интервал
- •5.1.3. Аналого-цифровой преобразователь с обратной связью
- •5.1.4 Аналого-цифровой преобразователь следящего типа
- •5.1.5. Параллельный ацп
- •5.1.6. Интегрирующие ацп
- •5.1.7. Ацп последовательных приближений
- •5.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •5.3. Преобразователи интервалов времени
- •5.4. Вопросы для самоконтроля
- •6. Устройства хранения информации
- •6.1. Основные характеристики запоминающих устройств
- •6.2. Оперативные запоминающие устройства
- •6.2.1. Статические озу
- •6.2.2. Динамические озу Принцип действия динамических озу
- •Схемные особенности динамических озу
- •6.3. Постоянные запоминающие устройства
- •Масочные пзу
- •Программируемые пзу
- •6.4. Перепрограммируемые запоминающие устройства
- •Флэш-память
- •6.5. Вопросы для самоконтроля
- •7. Селекторы импульсных сигналов
- •7.1. Амплитудные селекторы
- •7.1.1. Селектор максимального уровня
- •7.1.2. Селектор минимального уровня
- •7.2. Временные селекторы
- •7.3 Селекторы импульсов по длительности
- •7.3.1. Селекторы максимальной длительности
- •7.3.2. Селекторы минимальной длительности
- •7.4 Элементы задержки и формирователи импульсов
- •7.5. Вопросы для самоконтроля
- •8. Средства отображения информации
- •8.1. Газоразрядные цифровые индикаторы
- •8.2. Знакосинтезирующие индикаторы
- •8.3. Вакуумные люминесцентные индикаторы
- •8.4. Вакуумные накаливаемые индикаторы
- •8.5. Полупроводниковые семисегментные индикаторы
- •8.6. Жидкокристаллические индикаторы (жки)
- •8.7. Матричные индикаторы
- •8.8. Подключение индикаторов к эвм
- •8.9. Вопросы и задания для самоконтроля
- •9. Автоматы
- •9.1. Автомат в системе управления
- •9.2. Структурный автомат
- •9.3. Аппаратная реализация автоматов
- •9.4. Вопросы и задания для самоконтроля
- •Заключение
- •Б иблиографический список
- •ПриложенИя
- •Приложение 1. Обозначения цифровых микросхем
- •Приложение 2. Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •Оглавление
8.4. Вакуумные накаливаемые индикаторы
В этих индикаторах сегменты выполнены в виде отрезков вольфрамовых нитей. Свечение сегментов достигается за счет их разогрева до 1400оС при протекании тока. Сегменты крепятся держателями на керамической плате. У всех сегментов один вывод общий. Питание производится постоянным, переменным и импульсным током. В основном используется статический режим управления. Индикаторы инерционны и имеют желтый цвет. Примером может служить индикатор ИВ16, имеющий ток сегмента 19.5ма при напряжении 3.15 В.
Для управления используют дешифраторы двоично-десятичного кода в семисегментный с элементами согласования по току.
8.5. Полупроводниковые семисегментные индикаторы
В полупроводниковых семисегментных индикаторах каждый из сегментов является светодиодом. Они выпускаются на одно или несколько знакомест, используют включение диодов с общим анодом или с общим катодом. В многоразрядных знакосинтезирующих индикаторах катоды или аноды каждого з накомес та объединяются и подключаются к дешифратору знакоместа, а одноименные аноды или катоды всех знакомест объединяются и подключаются к дешифратору двоично-десятичного кода в семисегментный код. Для сопряжения с цифровыми устройствами используются микросхемы дешифраторов. Дешифратор 514ИД1 предназначенный для подключения индикаторов с общим катодом имеет внутренний резистор, ограничивающий ток. Максимальный ток на каждом выходе 7.5ма. Схема подключения индикатора АЛС314А с номинальным током 5ма представлена на рисунке 8.8.
При использовании дешифратора 514ИД2 требуется установка ограничивающих резисторов. Пример подключения индикатора с общим анодом АЛС321Б, имеющим номинальный ток 20ма, с дешифратором 514ИД2 приведен на рисунке 8.9.
Примером многоразрядного индикатора может служить АЛС318А, имеющий 9 знакомест, каждое из которых представляет индикатор с общим катодом. Одноименные аноды всех знакомест включены параллельно. Наибольший ток каждого сегмента 3 ма.
8.6. Жидкокристаллические индикаторы (жки)
В жидкокристаллических семисегментных индикаторах используется эффекты изменения оптических свойств жидких кристаллов (холестириноподобных) при приложении электрического поля. При этом в различных типах индикаторов используются эффекты рассеяния и турбулизации среды, изменения ориентации молекул и, соответственно, ориентации оптических осей и поворот плоскости поляризации. Индикатор состоит из общей подложки и прозрачных электродов-сегментов, между которыми находится жидкий кристалл. Для возбуждения сегмента необходимо между подложкой и электродом приложить напряжение. При этом его полярность не важна. Однако при постоянной полярность из-за поляризации резко снижается срок службы и контрастность элемента. Поэтому для управления ЖКИ используют фазовый метод управления, при котором на подложку и на электроды-сегменты подают меандр. Причем, на отображаемый сегмент меандр поступает в противофазе, а в неотображаемый - в фазе с подложкой. В многоразрядных индикаторах каждый сегмент имеет свой выход. Для управления ЖКИ выпускаются специализированные микросхемы. Например, дешифраторы 564ИД4, К176ИД2, 564ИД5. Причем два последних имеют внутренние запоминающие регистры. Схема подключения индикатора приведена на рисунке 8.10. На вход данных поступает код числа, который по импульсу записи поступающему на вход L запоминается и отображается. При L=0 происходит запоминание кода. Вход P управляет полярностью выходного сигнала. НА него и подложку подается меандр от внешнего генератора. Вход BI предназначен для гашения знака. Номинальное напряжение питания микросхемы 176ИД2 равно 9в, но она допускает его повышения до 12в, что вполне достаточно для работы ЖКИ.