- •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
4.4. Вопросы и задания для самоконтроля
1. Какое устройство называется триггером? Какими свойствами оно обладает?
2. В чем смысл активного уровня логического сигнала? Чему равен активный уровень сигнала логических элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И, И-НЕ?
3. По какому признаку различаются синхронные и асинхронные триггеры?
4. Как образуется название триггера?
5. Приведите таблицу работы и систему логических выражений, описывающую работу асинхронного и синхронного RS-триггеров.
6. Какой основной недостаток RS-триггеров?
7. Как устраняется недостаток RS-триггера в D-триггере?
8. Зачем нужен синхронизирующий вход триггера и как он работает?
9. Как из асинхронного триггера получить синхронный? Чем отличается работа асинхронных и синхронных триггеров?
10. В чем отличие одноступенчатых и двухступенчатых триггеров?
12. Как обеспечивается поочередная работа ведущего и ведомого триггеров двухступенчатого триггера?
13. Зачем нужен инвертор синхронизирующего сигнала в двухступенчатом триггере?
14. Чем отличается работа двухступенчатых и динамических триггеров?
15. Проследите, как с изменением схемы триггера (начиная с асинхронного RS-триггера) меняются его свойства.
16. Как из JK-триггера получить RS-, D- и T-триггеры?
17. Как выражаются отличия работы триггеров в их таблицах истинности?
18. Как выражаются особенности работы триггеров в их условных обозначениях?
19. Можно ли при ремонте оборудования заменить микросхему с RS-триггером на микросхему с JK-триггером?
20. Можно ли при ремонте оборудования заменить микросхему с JK-триггером на микросхему с RS-триггером?
21. Можно ли при ремонте оборудования заменить микросхему с D-триггером на микросхему с JK-триггером?
22. Можно ли при ремонте оборудования заменить микросхему с JK-триггером на микросхему с D-триггером?
23. Как преобразовать RS-, JK- и D-триггеры в T-триггер ?
24. Почему на информационные входы RS- и JK-триггеров подают прямые и инверсные значения записываемых цифр, а на вход D-триггера – только прямые?
25. Можно ли записать какую-либо исходную информацию в Т-триггер? Если нельзя, то почему?
26. Как обеспечить одновременную работу нескольких триггеров?
Какое устройство называется регистром?
Какие функции выполняют регистры?
Как связаны между собой разрядность записываемого в регистр числа и количество триггеров в этом регистре?
Из каких типов триггеров можно строить последовательные и параллельные регистры?
Почему нельзя построить регистр из T-триггеров?
Поясните назначение синхронизирующего входа С. С какой целью входы С всех триггеров регистра объединяют?
Как будет работать последовательный регистр, если его построить из одноступенчатых синхронных триггеров?
Можно ли построить параллельный регистр из одноступенчатых синхронных триггеров?
В чем отличие в работе параллельного регистра, построенного на основе одноступенчатых синхронных триггеров, от работы последовательного регистра, построенного на таких же триггерах?
В чем отличие в построении регистров из RS- и JK-триггеров?
Какое отличие записи числа в параллельный регистр от записи его в последовательный регистр?
В чем отличие парафазного кода от однофазного? Когда они применяются?
В чем отличие между параллельными, сдвигающими и последовательными регистрами?
Можно ли использовать последовательный регистр как сдвигающий? А сдвигающий как последовательный?
Можно ли перевести параллельный регистр в режим последовательного или сдвигающего? Если можно, то как это сделать?
Составьте таблицу записи в последовательный регистр числа 11010, начиная с цифры старшего разряда. Чем будет отличаться эта таблица и схема регистра, если записать потребуется это же число, но начинать запись с цифры младшего разряда?
За сколько тактов запишется число 101101 в последовательный и параллельный регистры?
Сдвиньте число 11010, записанное в сдвигающий регистр, влево на три разряда. Сдвиг покажите на временной диаграмме. Если полученное после сдвига число вновь сдвинуть на три разряда, но вправо, совпадет ли оно с исходным значением? Почему?
Как преобразовать число из последовательного кода в параллельный? А из параллельного в последовательный?
Какую функцию выполняют счетчики?
Из каких типов триггеров можно построить счетчик?
Можно ли построить суммирующий счетчик из D-триггеров? Если можно, то как? А вычитающий?
Как получить T-триггер из RS-, JK- и D-триггеров?
Как установить исходное состояние триггеров счетчика?
Как определить емкость и коэффициент деления счетчика?
Как определить количество триггеров счетчика для подсчета требуемого количества импульсов?
В чем отличие суммирующего счетчика от вычитающего и реверсивного?
Как преобразовать суммирующий счетчик в вычитающий?
Как перевести реверсивный счетчик в режим суммирования или вычитания?
Как изменить коэффициент деления (емкость) счетчика; построить счетчик любой емкости?
Как установить требуемое исходное состояние триггеров счетчика?
От чего зависит быстродействие счетчика? Как его повысить?
В чем отличие счетчиков с параллельными переносами от счетчиков со сквозными переносами?
В чем заключается особенность построения схем счетчиков с групповыми переносами? Когда и почему целесообразнее применять счетчик с групповыми переносами?
Чем определяется быстродействие счетчиков, выполненных по схеме с параллельными переносами, сквозными переносами и групповыми переносами?
Постройте временные диаграммы работы суммирующего и вычитающего счетчиков. Чем отличаются эти диаграммы?
Чем отличается таблица работы суммирующего счетчика от таблицы работы вычитающего счетчика?
Как обозначаются счетчики на логических и принципиальных схемах?