Введение в цифровую электронику. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Любой символ информации в цифровых устройствах кодируют в двоичном коде, поэтому сигналы могут принимать только два значения: высокий или низкий уровень напряжения, наличие или отсутствие импульса напряжения и т. д. Обязательным условием при этом является возможность уверенного распознавания элементами цифровых схем двух значений сигналов, соответствующих символам 0 и 1, в условиях изменения температуры окружающей среды, напряжения источника питания, воздействия других дестабилизирующих факторов.

Мы уже говорили, что значения уровней сигналов (Uc) элементами цифровых устройств воспринимаются не непрерывно, а в дискретные моменты времени, интервал между которыми называют рабочим тактом Т. Как правило, за один рабочий такт в цифровых устройствах осуществляется одно элементарное преобразование поступивших на вход кодовых слов. Дискретизация времени обеспечивается специальными устройствами управления, вырабатывающими синхронизирующие импульсы (СИ). В дискретных устройствах используют два способа представления информации: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе значениям логического 0 и логической 1 соответствуют напряжения низкого и высокого уровня. Если логическому 0 соответствует напряжение низкого уровня, а логической 1 - высокого, то такую логику называют положительной, и наоборот, если за логический 0 принимают напряжение высокого уровня, а за логическую 1 - напряжение низкого уровня, то такую логику называют отрицательной или инверсной.

Далее в основном используются термины "напряжение высокого и низкого уровня" (сигналы высокого и низкого уровня), соответствующие уровням логической 1 и логического 0.

Информация в цифровых устройствах может быть представлена в последовательном и параллельном кодах. При использовании последовательного кода каждый такт соответствует одному разряду двоичного кода. Номер (разряда определяется номером такта, отсчитываемого от такта, совпадающего с началом представления кода. Графики, показанные на рисунок 1, иллюстрируют последовательный код байтового двоичного числа 10011011 при потенциальном и импульсном способах представления информации. При первом способе рисунок 1,а сигнал сохраняет низкий или высокий уровни в течение одного или нескольких тактов. В моменты перехода сигнала от одного уровня к другому его значение является неопределенным. При импульсном способе представления цифровой информации рисунок 1,б единичному и нулевому значению двоичной переменной соответствует наличие или отсутствие импульса конечной длительности. При последовательном коде числа все его разряды могут быть зафиксированы на одном элементе и переданы по одному каналу передачи информации. Для передачи всего числа требуется восемь тактов рисунок 1,в.

Параллельный код позволяет существенно сократить время обработки я передачи информации. Для примера рисунок 3 иллюстрирует параллельный код семиразрядного числа 1101101. В этом случае как при импульсном рисунок 2,а, так и при потенциальном рисунок 2,б способах представления информации все разряды двоичного кода представлены в одном временном такте, могут фиксироваться отдельными элементами и передаваться по раздельным каналам (разрядным шинам). Цифровые устройства производящие обработку и преобразование поступающей на их входы информации, называют цифровыми автоматами. Задача построения цифрового автомата, выполняющего определенные действия над двоичными сигналами, заключается в выборе элементов и способа их соединения, обеспечивающих заданное преобразование. Эти задачи решает математическая логика или алгебра логики (булева математика). Устройства, формирующие функции булевой математики, называют логическим или цифровыми и классифицируют по различным отличительным признакам. Цифровые устройства по характеру информации на входах и выходах подразделяют на устройства последовательного, параллельного и смешанного действия.

Для реализации устройства параллельного действия, выполняющего аналогичную функцию, необходимы две группы входов по восемь разрядов в каждой группе и восемь выходов (в соответствии с разрядностью выходного слова). Известны также устройства смешанного типа, в которых, например, входное слово представляется в параллельной форме, а выходное - в последовательной (это преобразование кода).

По схемному решению и характеру связи между входными и выходными переменными с учетом их изменения по тактам работы различают комбинационные и последовательные цифровые устройства. В комбинационных устройствах совокупность сигналов на входах и выходах в каждый конкретный момент времени полностью определены входными сигналами, действующими в этот момент на его входах. Если входные и выходные функции в n-такте обозначить как Xⁿ и Yⁿ, то связь между ними будет определяться выражением

Yⁿ=L(Xⁿ),

где L - знак выполняемого устройством логического преобразования. Цифровые устройства, в отличие от аналоговых, позволяют реализовать преобразование практически любого вида. В цифровых устройствах последовательного типа значение выходных переменных Yⁿ в n-такте определяется не только значением входных переменных Xⁿ, действующих в данный момент времени, но и зависят от внутреннего состояния устройства Cⁿ. В свою очередь, внутренние состояние устройства зависит от значений переменных действовавших на входе в предшествующие такты. Функционирование последовательного устройства можно записать в виде

Yn=ƒ(Xⁿ,Cⁿ); Cⁿ=F(X^n-1,C^n-1),

где X^n-1 и C^n-1 - соответственно набор входных переменных и внутренних состояний устройства в предшествующий такт.

Примером последовательного устройства может быть счетчик импульсов, состояние выходов которого зависят от общего числа поступивших на его вход импульсов

Базовые логические элементы выполняют следующие логические операции. "И" - логическое умножение, "ИЛИ" - логическое сложение, "НЕ" - отрицание (инверсия). Подробнее будет рассмотрено в следующей главе.

Автор: -=GiG=-, gig@sibmail; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Моноблочный компьютер Dell XPS 27 11.01.2017 Компания Dell представила vоноблочный компьютер Dell XPS 27, которая визуально выделяется своей акустической системой. На фронтальную панель, под экран, производитель вынес шесть излучателей - два высокочастотных и четыре широкополосных. Но еще четыре, два широкополосных и два низкочастотных, скрыты от глаз. В итоге аудиосистема выдает 50 Вт мощности и, по мнению создателей, обеспечивает наилучший звук в устройствах своего класса. Звучание системы помогал настраивать Джек Джозеф Пуиг (Jack Joseph Puig) - музыкальный продюсер и обладатель премии "Грэмми". Экраны под стать звуку. XPS 27 оснащается только дисплеями IPS диагональю 27 дюймов разрешением 4K. Заказчики смогут выбирать тип панели: сенсорную или обычную. Обе матрицы обеспечивают охват 100% цветового пространства Adobe RGB. Интересно, что в моноблоке используются процессоры Intel не последнего седьмого, а шестого поколения: Core i5-6400 (2,7-3,3 ГГц) и Core i7-6700 (3,4-4,0 ГГц). Компанию им составляют видеокарты AMD: AMD Radeon R9 M470X с 2 ГБ памяти GDDR5 и AMD Radeon R9 M485X с 4ГБ памяти GDDR5. Максимальный объем оперативной памяти DDR4 составляет 32 ГБ. XPS 27 поддерживает установку трех накопителей: одного SSD типоразмера M.2 объемом до 1 ТБ и двух HDD типоразмера 2,5 дюйма объемом до 2 ТБ. Также в конфигурации устройства адаптеры Wi-Fi 802.11 ac и Bluetooth 4.0, web-камера с записью видео разрешением 720p, ИК-камера (она расположена под экраном), пять портов USB 3.0, два порта USB-C с интерфейсом Thunderbolt 3, разъемы HDMI и DisplayPort 1.2. Габариты новинки - 625 х 435 х 80 мм, масса - 13 кг. Выполненный в металлическом корпусе моноблок уже можно заказать в США по цене от $1500.

Другие интересные новости:

▪ Вода может иметь несколько жидких состояний

▪ Плюс 14 лет к возрасту курильщика

▪ Самая большая рыба

▪ Ловушка для вихря

▪ Смарт-часы Canyon Wasabi

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья Пуд соли съесть с кем-то. Крылатое выражение

▪ статья Что такое кольца Сатурна? Подробный ответ

▪ статья Термист (работа на индукционных электротермических установках). Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Режим сканирования в радиостанции ALAN-100+. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кулек и кувшин. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025