Основные понятия. Основные понятия о логических элементах

Основные понятия о логических элементах

В системах управления машинами широко используется цифровая электроника. Эта область электроники бурно развивается, поскольку число полезных применений цифровых электронных схем растет очень быстро. Одна маленькая интегральная схема может выполнять функции тысяч транзисторов, диодов, резисторов, механических, пневматических и гидравлических элементов управления.

Обычно мы сталкиваемся с аналоговыми электрическими цепями. Электрическая цепь, показанная на рисунке 1.1 а, вырабатывает на выходе аналоговый сигнал напряжения. Если движок потенциометра перемещать вверх, напряжение между точками A и B будет плавно увеличиваться. Когда движок перемещается вниз, напряжение постепенно уменьшается до нуля. График изменения напряжения, показанный на рисунке 1.1, б, характеризует аналоговый выходной сигнал. Таким образом, аналоговое устройство - это такое устройство, в котором сигнал на выходе меняется непрерывно при постепенном изменении сигнала на входе.

а – аналоговый сигнал с выхода потенциометра; б – форма аналогового сигнала.

Рисунок 1.1 ­– Получение аналогового сигнала

Дискретные системы оперируют с сигналами примерно одного уровня. На рисунке 1.2, а изображена форма дискретного сигнала, полученная от источника прямоугольных импульсов. В дискретном, его еще называют цифровым, сигнале имеются только два уровня напряжения, например, +5 В и 0 В. В точке А напряжение возрастает от 0 до 5 В. Далее оно в течение определенного времени остается равным +5 В, а затем в точке В быстро падает от +5 В до 0 В. Потом оно некоторое время сохраняет величину 0 В. Напряжение 5 В соответствует значению цифрового сигнала высокого уровня, а 0 В – низкого. Высокий уровень (5 В) называется еще логической единицей, а низкий (0 В) – логическим нулем.

а – получение сигнала от генератора импульсов; б – форма сигнала

Рисунок 1.2 – Получение дискретного (цифрового) сигнала

Цифровой сигнал представляет собой четкое чередование двух определенных уровней напряжения. Его можно получить вручную, применяя, например, механический переключатель (рисунок 1.2, а). Когда контактный рычажок двухпозиционного переключателя перемещается из верхнего положения в нижнее и обратно, формируется цифровой сигнал.

Недостатком механического переключателя является дребезг контакта сразу после переключения. Если проследить за формой сигнала при его переходе от низкого уровня к высокому, то можно заметить (рисунок 1.3, б), что сразу низкий уровень напряжения сменяется высоким, а затем из-за дребезга контактного рычажка падает до низкого и снова возрастает до высокого уровня. Хотя это и происходит за очень короткое время, некоторые быстродействующие схемы воспринимают этот процесс как чередование низкого, высокого, снова низкого и снова высокого уровней напряжения. Сигналы с уровнями, находящимися в промежуточной, неопределенной области напряжений, доставляют много неприятностей при работе с цифровыми электронными схемами и таких сигналов необходимо избегать. Для предотвращения дребезжания контакта механические переключатели снабжают противодребезговыми устройствами. В качестве такого устройства у переключателей используют одновибратор, схема подсоединения которого показана на рисунке 1.3, в. При каждом включении кнопки переключателя на выходе одновибратора будет формироваться короткий одиночный положительный импульс, длительность которого на выходе определяется параметрами одновибратора и не зависит от того, как долго была нажата кнопка.

а – получение цифрового сигнала при помощи переключателя; б – переходной процесс из-за дребезга контактов механического переключателя; в – добавление противодребезгового фиксатора к механическому переключателю

Рисунок 1.3 – Формы дискретных сигналов

Дата добавления: 2015-05-09