Файл: 1. Контактные явления в полупроводниковых приборах, p n переход, виды полупроводниковых диодов 3.docx

Во многих устройствах необходимо синхронизировать во времени переключения триггеров. Для этого используют дополнительный вход синхронизации С, на который подаются положительные тактовые импульсы (импульсы синхронизации), а сами триггеры называют синхронными. Такие триггеры воспринимают информацию на входах только при наличии тактового импульса и переходят в новое устойчивое состояние в момент прихода заднего фронта этого тактового импульса.

Рассмотрим для примера синхронный RS -триггер (рис. 128).

Е

сли на входе С - логический ноль, то на выходе верхнего и нижнего элементов И-НЕ будет логическая единица не зависимо от воздействий на входы R и S. То есть, импульсы на входе не приводят к изменению состояния триггера.

Если же на вход синхронизации подана логическая единица, то схема реагирует на входные сигналы точно так же, как и рассмотренная ранее на рис. 126.

Другим видом синхронных триггеров является D-триггер. Он имеет два входа - информационный D (delay - задержка) и тактовый С для синхронизации работы триггера (рис. 129).

Триггер реагирует на сигнал, подаваемый на информационный вход только в моменты поступления импульсов синхронизации на вход С (С = 1). В этом случае выходной сигнал Q повторяет входной D: Q = 1, если D = 1 и Q = 0, если D = 0.

Иными словами, D -триггер запоминает сигнал на входе D в момент прихода импульса синхронизации и хранит его до момента прихода следующего импульса. Это свойство D -триггера позволяет использовать его как элемент памяти: он находит применение в регистрах памяти.

Аналогово – цифровое и цифро – аналоговое преобразование сигналов

В основе цифровых измерительных устройств лежит аналого- цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов.

Аналого-цифровое преобразование сигналов - это такое преобразование, при котором непрерывный сигнал превращается в двоичный дискретный сигнал - цифровой код, а цифро-аналоговое преобразование осуществляет обратную операцию.

Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование осуществляется с помощью специальных устройств, называемых аналого-цифро- вой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Эти устройства имеют следующую структуру (рис. 149):

Рис. 149. Структура АЦП и ЦАП

Рассмотрим в общем виде этапы преобразования сигнала на выходе каждого блока АЦП и ЦАП (рис. 150).

Первый этап работы АЦП - преобразование непрерывного сигнала в последовательность отсчетов, то есть в последовательность коротких импульсов, в определенные моменты времени t_i. Операцию замены непрерывного сигнала последовательностью коротких импульсов с амплитудой, соответствующей амплитуде непрерывного сигнала в моменты времени t_i выполняет дискретизатор (ДС).

Теоретическую основу работы ДС составляет теорема Котельникова, которая гласит: что непрерывный сигнал V(t), в спектре которого не содержатся частоты выше

, полностью определяется последовательностью своих мгновенных значений, отсчитанных через интервал времени

t =  / и может быть представлен рядом:

ри практической реализации теоремы Котельникова необходимо выбрать интервал дискретизации в 3 - 5 раз меньше чем величина

t.

Из теоремы Котельникова следует, что необязательно иметь дело с непрерывным сигналом, достаточно работать с отсчетами мгновенных значений этого сигнала в определенные моменты времени, то есть работать с короткими прямоугольными импульсами с амплитудой, равной амплитуде непрерывного сигнала в моменты времени, кратные t.
Следующая операция, выполняемая в АЦП - это квантование по уровню. Эту операцию выполняет квантователь (KB).

Процесс квантования по уровню дискретных отсчетов заключается в том, что истинное значение непрерывной функции u(t) в моменты времени к t заменяются ближайшими разрешенными уровнями. Погрешность вследствие такой замены называется шумом квантования.

Операция кодирования, которая выполняется кодером (К), заключается в том, что каждому разрешенному уровню квантования ставится в соответствие комбинация двоичного кода.

Перейдем теперь к рассмотрению работы ЦАП, то есть к восстановлению непрерывного сигнала.

Для преобразования кодовых комбинаций в импульсы определенной амплитуды используется декодер (ДК).

В соответствии с записанным выше разложением u(t) для восстановления непрерывного сигнала необходимо перемножить импульсы определенной амплитуды с соответствующими функциями отсчетов. Это осуществляется с помощью идеального фильтра низких частот с частотой среза _т.

Если на вход такого идеального ФНЧ подать короткий импульс, то на его выходе мы получим импульсную реакцию, практически совпадающую с функцией отсчетов, амплитуда которой пропорциональна амплитуде входного импульса. То есть, если последовательно подавать на вход идеального ФНЧ импульсы - отсчеты u(k t

), то на выходе ФНЧ получим сумму функций отсчетов такого же вида, что и в формуле Котельникова.

В литературе сложилась традиция называть цифро-аналоговым преобразователем только декодер. Это справедливо, когда речь идет о преобразовании цифрового кода в некоторый уровень постоянного напряжения. Пример такого ЦАП показан на рис. 151.

Основу схемы составляет матрица резисторов с источником постоянного напряжения Е, соединенных с инвертирующим входом ОУ через ключи (К), управляемые двоичным кодом. В зависимости от поступающей комбинации нулей и единиц подключаются резисторы с различной величиной сопротивления.

П