Общие сведения о цифровых электронных устройствах

ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ. ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Раздел электроники, занимающийся передачей, приемом, обработкой импульсов называется цифровой электроникой.

Обратимся к идеализированной системе управления некоторым объектом (рис.7.1). Электрические сигналы, содержащие информацию о контролируемых величинах, вырабатываются соот

Рисунок 7.1. Идеализированная система управления объектом

ветствующими датчиками. Эти сигналы усиливаются и преобразуются в цифровую форму с помощью аналогово – цифровых преобразователей (АЦП). Затем они обрабатываются микропроцессором, который может взаимодействовать с ЭВМ. Формируемые микропроцессором сигналы управления, преобразуются в аналоговую форму с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), усиливается и подается на аналоговые электронные устройства. В данном разделе мы изучаем устройства, работающие с импульсными и цифровыми сигналами (транзисторный ключ) и цифровыми сигналами (логические элементы, триггеры, микропроцессоры).

7.1.2.Аналогово – цифровая обработка информации

Рассмотрим произвольный аналоговый сигнал . Для оцифровки последнего необходимо выполнить следующие дейст-вия:

· дискретизация сигнала по времени;

· дискретизация сигнала по уровню.

Для выполнения операции «дискретизация по времени» ось времени (рис.1.2) разбивают на равные отрезки точками . Где Вели-чина называется периодом квантования. Из точек на оси времени восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с функцией . На оси ординат получаем множество мгновенных

Рисунок 7.2. Дискретизация по времени

Рисунок 7.3. Дискретизация по уровню

значений функции : . Полученное множество носит название алфавита. С помощью сим-волов алфавита составляется кодовое «слово». Чтобы уменьшить количество символов осуществляют дискретизацию по уровню (рис.1.3). Для этого ось ординат делится на конечное число интервалов точками . Как правило, число интервалов невелико. Через эти точки проводим параллельные линии до пересечения с кривой . Все мгновенные амплитуды принимают значения этих уровней по определенному алгоритму.

Получаем конечный алфавит из ограниченного числа символов (например, из четырех): . При би-нарном кодировании число символов всего два 0 и 1. Получаем «слова», состоящие из четырех разря-дов. На практике бинарный код реализуется импульсом (рис.7.4), вершина которого соответствует логической единице (ВЫСОКИЙ уровень напряжения), а пауза – логическому нулю (НИЗКИЙ уро-вень напряжения).

Рисунок 7.4. Импульс напряжения. Бинарный код

Цифровой уровень содержит целый диапазон значений напряжений. Например, для устройств на биполярных транзисторах реализуются следующие диапазоны напряжений (рис.7.5):

Рисунок 7.5. Диаграмма уровней, соответствующая цифровым устройствам на биполярных транзисторах.

Процедуры дискретизации реализуются в аналогово – цифровых преобразователях (АЦП).

Дата добавления: 2015-05-06