![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Обозначения на схеме АЛУ: А, В - входные разряды
Кроме разрешённых уровней сигналов классифицирующими параметрами для логик являются следующие характеристики: Uпитания; Нагрузочная способность (Rmin нагр); Быстродействие (f max); Потребляемая мощность; Степень интеграции | 2. Основой полупроводниковой техники на сегодняшний день остается кремний, природный полупроводник. Полупроводники- это класс веществ, по своему удельному сопротивлению (от 10-8 до 106 Ом*см) занимающих промежуточное место между проводниками и диэлектриками (изоляторами). Различие электрических свойств у металлов, полупроводников и диэлектриков обеспечивается разной величиной энергии, которая необходима для освобождения валентных электронов от связей с атомами, расположенными в узлах кристаллической решётки. Электрическая проводимость полупроводников обусловлена наличием одновременно свободных носителей заряда разных знаков вследствие теплового заброса части электронов (концентрация которых очень велика, 1023 см-3) из валентной зоны в зону проводимости вследствие сравнительной небольшой ширины т.н. энергетической щели между этими зонами (0, 1 – 3 эв). При этом концентрации электронов и дырок в объёме полупроводника оказываются равными ni = pi (ni = pi = 0 при Т = 0К). Дыркой, как известно, называют вакантное, не занятое электроном место в ковалентной связи (т.н. квазичастица), с помощью которой описывают коллективное движение электронов. Существовать дырки могут только внутри объёма полупроводника, в то время как электрон может быть инжектирован из полупроводника наружу.
Для изготовления интегральных схем используют химически чистый кремний (один атом примеси приходится не менее чем на 1013 атомов вещества). Технологией легирования получают примесный полупроводник или n – типа (примесь - донор) или p – типа (примесь - акцептор). В частности, если в 1 кг расплавленного кремния (Si) добавить 20 мкг фосфора (P), концентрация свободных электронов в нём вырастет в 105 раз.
По способу управления проводимостью примесных полупроводников и различают биполярную (электрическим током) и полевую (электрическим полем) логики. Биполярная логика основана на свойствах pn – перехода.
Неуправляемый pn – переход представляет собой устройство из двух разнопроводящих объёмов полупроводника, в приграничных областях которых за счёт диффузионного потока электронов образуются обеднённые слои, имеющие большое удельное сопротивление и нескомпенсированный объёмный заряд. Напряжённость поля объёмного заряда (Еграницы) препятствует дальнейшему взаимному проникновению электронов и дырок из приграничных зон, обеспечивая т.н. дрейфовый поток:
![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 3. ТТЛ элемент 2И-НЕ
Если в конструкции биполярного транзистора предусмотреть не один, а несколько эмиттеров (обычно 5-8), появляется возможность использовать его в качестве входного каскада. Этим существенно упрощается и удешевляется схема логических элементов, использующих такого рода многоэмиттерный транзистор (МЭТ).
![]() ![]() ![]() |
4. ТТЛШ – элемент
Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении.
Способом увеличения рабочей частоты элемента является ограничение процесса открытия транзистора только первой стадией: открытием перехода база – эмиттер. Для этого между базой и коллектором транзистора выходного (формирующего) каскада элемента ТТЛ подключают особого вида вентиль - диод Шоттки (иначе его называют выпрямляющим контактом). По той причине, что диод Шоттки при нарастании положительной разности потенциала база-коллектор отрывается первым, он своим током ограничивает превышение потенциала базы над потенциалом коллектора уровнем 0, 2-0, 3 В. Очевидно, что такого напряжения недостаточно для отпирания база-коллекторного pn – перехода. Схема, полученная таким образом, получила аббревиатуру ТТЛШ.
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Но напряжение Uбэ2 определено как раз на границе начальной стадии открывания транзистора, следовательно, транзистор VT1 остаётся в отсечке, а VT2 – открытым. Напряжение на выходе формируется по цепи +Uп, Rк1 и соответствует высокому уровню. Режим, когда Uвх = Uоп, для идеально подобранных транзисторов соответствует открытому состоянию их обоих в начальной стадии насыщения. Как самостоятельный, в цифровых схемах данный режим не используется.
Для переключения схемы в нулевое состояние необходимо обеспечить Uвх > Uоп. По мере роста входного напряжения будет увеличиваться ток I1, суммарный ток IΣ = I1 + I2 и напряжение точки «а» Uа = IΣ * Rэ. При этом начнёт уменьшаться напряжение
Uбэ2 = Uоп - Uа
и станет меньше порогового уровня, необходимого для открытого состояния транзистора VT2, после чего транзистор закроется.
Можно также указать, что сопротивление общего резистора - около 1кОм, резисторов в коллекторных цепях - несколько сотен Ом. По соотношению u1 и u0 это также положительная(позитивная) логика, т.к. u1 > u0.
![]() |
5. Полевые транзисторы относятся к группе униполярных, т.к. электрическая проводимость обеспечивается носителями заряда одного знака, а управление осуществляется электрическим полем. Из многочисленных вариантов этих транзисторов в цифровой технике наибольшее распространение получили транзисторы с изолированным затвором обогащённого типа. При отсутствии напряжения на управляющем электроде эти транзисторы находятся в закрытом состоянии (нормально закрытые). Полевые транзисторы этого типа в соответствии с их конструкцией получили аббревиатуру МОП: металл-оксид-полупроводник
МОП – транзистор обогащенного типа:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() ![]() |
6. Объединение логических элементов в схему для преобразования цифровой информации называется логической схемой. По специфике функционирования логические схемы делятся на:
Комбинационные схемы;
Цифровые автоматы;
В комбинационных схемах (КС) сигнал на каждом из выходов однозначно зависит от состояния соответствующих входов (yi = f (x0, x1, … xn-1), где f – булевая функция. К наиболее используемым КС относятся сумматор, дешифратор, мультиплексор, компаратор, мажоритарный элемент. Закон функционирования комбинационной схемы задают или семейством передаточных функций в аналитическом виде или таблицей состояний. Иногда комбинационные схемы называют автоматами без памяти или примитивными автоматами.
![]() ![]() | Полный одноразрядный последовательный сумматор
Сумматором называют разновидность комбинационных схем, имеющих как самостоятельное значение, так и являющихся обязательной частью более сложных схем, например контроллеров, процессоров. Назначение сумматоров – выполнять арифметическое сложение двоичных данных. Как известно, остальные арифметические команды (вычитание, умножение и деление) можно выполнить через суммирование. Правда, в этом случае необходимы такие вспомогательные действия, как инверсия и сдвиг.
Выполним синтез сумматора для использования в простейшей схеме последовательного суммирования:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Мажоритарный элемент
В общем случае мажоритарным элементом называется комбинационная схема с нечетным количеством входов, выходной сигнал которой соответствует значению, поданному на большинство входов. Вырожденным мажоритарным элементом является элемент 2И.
Разновидностью мажоритарного элемента является схема формирования признака четности:
![]() | 7 Дешифратором называют комбинационную схему, преобразующую бинарный код в унитарный. Таким образом, в соответствии со значением, полученным на входах, дешифратор выделяет особым образом (h или l уровнями сигнала) одну из своих выходных линий. Принцип работы дешифратора, упрощенная схема дешифратора на два входа (а) и его условное изображение: Переключательные функции представленного дешифратора: u0 = ā 1 ·ā 0, u1 = ā 1 ·a0, u2 = a1 ·ā 0, u3 = a1 ·a0 ![]()
Компаратором называют устройство поразрядного сравнения двух входных слов. Серийно выпускаются компараторы с тремя выходами: равно, больше, меньше: Передаточная функция: z = x0 · y0 + (1-x0) · (1-y0)
Арифметико - логическое устройство (АЛУ), как правило, входит в состав любого процессора и выполняет основной объём обработки данных. Представим максимально простой вариант АЛУ, выполняющий 3 логические операции и одноразрядное сложение Обозначения на схеме АЛУ: А, В - входные разряды F1, F0 – команда: o 00 - А «и» В, o - А «или» В, o 10 - А «исключающее или» В, o 11 - А + В |
8. В структуре цифровых автоматов (ЦА) имеется блок запоминающих элементов (ЗЭ). По этой причине цифровые автоматы обладают конечным набором внутренних состояний (в данном случае, 2к). Элементарными ЦА являются триггеры. Элементарные цифровые автоматы или триггеры делятся на следующие типы:
Статические: Асинхронные; Синхронизируемые;
Динамические: o Однотактные (CR – цепочка; схема ограничения времени импульса); Двухтактные (master/slave);
По реализуемым операциям (или по набору входных сигналов) триггеры также могут быть:
RS (reset - сброс, set - установка);
CRS (clock/control – такт/управление);
D (data/ delay данные/задержка);
T (toggle – переключатель);
JK (jerk – толчок, kill - уничтожение).
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 9. Статический синхронизируемый RS-триггер
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
10. D и T триггеры, счетчики на Т – триггерах
D - триггер выполняется на базе CRS – триггера с входным инвертором, обеспечивающим парафазный код на SR – входах.
![]() ![]() ![]() ![]() |
11. Классификация устройств памяти: 1)По месту расположения в системе: внешняя и внутренняя. к устройствам внешней памяти относят накопители(поблочный доступ), а к устройствам внутренней – микросхемы памяти, расположенные на системной плате(доступ к каждому элементу памяти – кодовому слову.) 2) По функциональности разделяют, прежде всего, на ROM - энергонезависимую и RAM - энергозависимую. 3)По организации устройства памяти разделяются на: устройства с одномерной адресацией (2D – устройства); устройства с одномерной адресацией и селектором данных (2DM – устройства); устройства с двумерной адресацией (3D - устройства). Разновидностью 3D – устройств являются микросхемы с мультиплексированием адресного слова Основные параметры: 1. Ёмкость (бит или байт); 2. Организация (N x M). Здесь N – количество кодовых слов, M – разрядность кодового слова. Кодовым словом (или ячейкой памяти) называется группа запоминающих элементов, к которым возможно только одновременное обращение. 3. Время доступа на чтение (Read) 4) Временем цикла адреса в режиме записи называется минимальное время совпадения сигналов на управляющих входах памяти, необходимое для надежной записи в нее информации. По принципам, положенным в основу хранения данных устройства RAM – памяти делятся на два основных типа: Статические (SRAM) или триггерные; Динамические (DRAM) или емкостные. Статическая память является более сложной, энергоёмкой и дорогой. В среднем на один разряд здесь приходится 8 - 10 транзисторов. отсутствует служебный режим, в котором запоминающий элемент недоступен. Термин статическая,, определяется тем, что информация в подобных устройствах сохраняется при снижении тактовой частоты вплоть до нулевых значений. В микросх динам памяти на один разряд данных приходится в среднем 4-6 транзисторов. Это делает их менее энергоём и бол дешёв. При этом быстродействие динамического элемента памяти ограничено необходимостью восстановления его заряда с периодичностью раз в 60-300 мсек. На разных этапах развития выполнялась это всё менее затратными способами: - системой прямого доступа к памяти; - специализированным контроллером; - системой скрытой регенерации, которая выполняет восстановление заряда емкостного элемента во время циклов шины, свободных от обращений к памяти. именно из динамических элементов комплектуется основная часть внутренней RAM - памяти современных компьютерных систем. SRAM – устройства различаются по технологии выполнения схемы триггера: - ТТЛ, ТТЛШ или ЭСЛ схемы; - МОП и КМОП – схемы. В первом случае микросхемы обладают наивысшим среди RAM – устройств быстродействием, но очень энергоёмки. В связи с этим они используются, как правило, только в качестве промежуточных буферов относительно небольшого объёма (caсhe - память).При выполнении триггера на КМОП – транзисторах память получается достаточно медленной, но крайне экономной по затратам энергии. Основное предназначение подобных устройств – CMOS – память. | В представленной схеме VT2 и VT3 составляют последовательностную схему, VT1 и VT4 ключи, R3 и R4 ограничивают ёмкостные токи в момент открытия ключевых транзисторов.
![]() ![]() ![]() |
12. 2D prom
![]() ![]() | PROM диодная и транзисторн
![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||
13. EPROM 2D
![]() ![]() ![]() | ![]() ![]()
| ||||||||||||||||||||||||||||||
14.2DM
![]() ![]() ![]() ![]() |
3D
![]() ![]() ![]() ![]() |
15. ЦАП со слож ТОКОВ
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 16. АЦП
![]() ![]() |
17. intel 80 80
Характреристики
Микропроцессор Intel 8080 (отечественный аналог КР580ВМ80) представляет собой 8-разрядный микропроцессор, выполненные по n-МОП – технологии по схеме операционный блок с аккумулятором. Основные характеристики процессора:
- длина слова - 8 бит;
- адресуемая память 64К (шина адреса 16 разрядов);
- пространство ввода – вывода 256 портов (младшие 8 разрядов шины адреса);
- ширина шины данных 8 разрядов;
- количество вводов - -выводов 40;
- количество программно доступных регистров – 10;
- тактовая частота 2 Мгц;
- длительность выполнения команды 2-8.5 мкс;
- режимов адресации памяти -4;
![]() ![]() ![]() | Линии питания (4): Земля (0В); +5 В; +12 В; - 5 В.
![]() |
18.intel (I8080). Структурная схема. Машинный циклМ1
![]() ![]() ![]() ![]() | Машинный циклМ1
![]() ![]() |
19. intel (I8080). Режим прерывания, захвата шин, останова.
![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() |
20. Микроконтроллер PIC18F4520
Назначение, структура
![]() ![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() | ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() |
|