- •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
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Основы теории логических функций. 7
1.1. Логические функции 8
1.2. Основные законы и тождества алгебры логики 13
1.3. Формы представления логических функций 14
1.4. Минимизация логических функций 18
1.5. Построение и анализ работы логических схем 23
1.6. Построение логических схем с несколькими выходами 25
1.7. Вопросы и задания для самоконтроля 26
2. Интегральные микросхемы 28
2.1. Технологии цифровых интегральных схем 28
2.2. Параметры интегральных микросхем 30
2.3. Логические элементы транзисторно-транзисторной логики 32
2.4. Логические элементы эмиттерно-связанной логики 37
2.5. Логические элементы на моп‑транзисторах 38
2.6. КМОП микросхемы 39
2.7. Простейшие интегральные микросхемы 42
2.8. Шинные формирователи и приемопередатчики 43
2.9. Вопросы и задания для самоконтроля 45
3. Устройства комбинационного типа 47
3.1. Двоичные шифраторы и дешифраторы 48
3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры 62
3.3. Сумматоры, АЛУ и матричные умножители 69
Рис.3.24 АЛУ 76
Х 78
3.4. Компараторы 79
3.5 схемы контроля 80
3.6. Вопросы и задания для самоконтроля 81
4. узлы последовательностного типа 84
4.1. Триггеры 85
Рис.4.8. Обозначение синхронных 92
триггеров 92
Рис.4.9. Двухступенчатый триггер 92
Рис.4.10. Двухступенчатый синхронный RS-триггер 93
Рис.4.11. Двухступенчатый синхронный D-триггер 93
Рис.4.12. Синхронный JK-триггер 94
Рис.4.13. Обозначение 95
JK-триггера 95
Рис.4.15. Динамический триггер с управлением по переднему фронту 97
Рис. 4.16. Динамический триггер с управлением по заднему фронту 97
4.2. Регистры 99
4.3. Счётчики 104
4.4. Вопросы и задания для самоконтроля 116
5. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ И ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 120
5.1. Аналого-цифровые преобразователи 120
5.2. Цифро-аналоговые преобразователи 130
5.3. Преобразователи интервалов времени 133
5.4. Вопросы для самоконтроля 134
6. Устройства хранения информации 136
6.1. Основные характеристики запоминающих устройств 137
6.2. Оперативные запоминающие устройства 139
Рис. 6.1 Элемент памяти статического ОЗУ 140
6.3. Постоянные запоминающие устройства 145
6.4. Перепрограммируемые запоминающие устройства 149
6.5. Вопросы для самоконтроля 151
7. СЕЛЕКТОРЫ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ 152
7.1. Амплитудные селекторы 152
7.2. Временные селекторы 154
7.3 селекторы импульсов по длительности 155
7.4 элементы задержки и формирователи импульсов 159
7.5. Вопросы для самоконтроля 162
8. СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 163
8.1. Газоразрядные цифровые индикаторы 163
8.2. Знакосинтезирующие индикаторы 165
8.3. Вакуумные люминесцентные индикаторы 166
Рис. 8.5. Схема подключения одноразрядного индикатора 167
Рис. 8.6. Схема подключения многоразрядного индикатора 167
8.4. Вакуумные накаливаемые индикаторы 168
8.5. Полупроводниковые семисегментные индикаторы 168
8.6. Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) 169
8.7. Матричные индикаторы 170
8.8. Подключение индикаторов к ЭВМ 170
8.9. Вопросы и задания для самоконтроля 171
9. АВТОМАТЫ 172
9.1. Автомат в системе управления 173
9.2. Структурный автомат 174
9.3. Аппаратная реализация автоматов 179
9.4. Вопросы и задания для самоконтроля 182
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 183
Библиографический список 185
ПРИЛОЖЕНИя 187
Приложение 1. Обозначения цифровых микросхем 187
Приложение 2. Условные графические обозначения элементов цифровой техники 189
Обозначение 190
Выполняемая функция 190