Цифровая схемотехника
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
»оговым либо дискретным (цифровым)? В свою очередь, это решение можно принять, зная достоинства и недостатки тех и других устройств. Предварительно дадим определения понятиям аналоговые и цифровые устройства.
Аналоговым называется такое устройство, у которого все сигналы входные, выходные и промежуточные (внутренние) являются непрерывными, описываются непрерывными математическими функциями. Эти сигналы характеризуются бесконечным множеством значений по уровню (состояниям) и непрерывны во времени, хотя диапазон изменения значений непрерывного сигнала ограничен. Поэтому иногда такие устройства называют устройствами непрерывного действия.
Дискретными устройствами или устройствами дискретного действия называют такие, у которых входные, выходные и промежуточные сигналы характеризуются счётным множеством значений по уровню и существованием в определённые интервалы времени. Такие сигналы можно отобразить в той или иной позиционной системе счисления (соответствующими цифрами). Например, в десятичной системе счисления либо двоичной системе счисления. Двоичное представление сигналов нашло наибольшее применение в технике и в формальной логике при исчислении высказываний и при выводе умозаключений из нескольких посылок. Поэтому дискретные устройства называют логическими (по аналогии с формальной двоичной логикой) или цифровыми, принимая во внимание возможность описания их с помощью чисел позиционной системы счисления.
Недостатки технических средств аналоговой техники
- Наличие дрейфа и шумов. Дрейф это медленное изменение сигнала, обусловленное дискретной природой явлений, по отношению к заданному его значению. Например, для электрических сигналов дискретную природу протекания электрического тока обуславливают электроны и дырки, являющиеся носителями электрических зарядов. Шумы это случайные изменения сигнала, вызванные внешними или внутренними факторами, например, температурой, давлением, напряжённостью магнитного поля Земли и т.д.
- Методологические трудности в определении понятий равенство нулю и равенства аналоговых сигналов. И как следствие существование проблемы обеспечения заданной точности (погрешности) преобразований и передачи сигналов.
- Возможность появления неустойчивых режимов работы и существование проблемы обеспечения устойчивости работы систем и устройств. Неустойчивый режим характеризуется возникновением в устройстве или системе незатухающих колебаний в изменении некоторых сигналов. В электронике это явление широко используется при построении генераторов импульсов и генераторов гармонических колебаний.
- Технические трудности в реализации запоминающих устройств и устройств временной задержки аналоговых сигналов.
- Недостаточный уровень интеграции аналоговых элементов и их универсальности.
- Сравнительно малая дальность передачи аналоговых сигналов, обусловленная рассеянием энергии в линиях связи.
- Сравнительно большое потребление энергии, так как аналоговые элементы работают на линейных участках их переходных характеристик и потребляют энергию в начальных (исходных) состояниях.
Достоинства технических средств аналоговой техники
- Адекватность отображения физических процессов и закономерностей: и те и другие описываются непрерывными зависимостями. Это позволяет существенно упрощать принципиальные технические решения аналоговых устройств и систем.
- Оперативность и простота изменения режимов работы: часто достаточно изменить сопротивление резистора или ёмкость конденсатора, чтобы неустойчивый режим сменился на устойчивый либо обеспечить заданный переходный процесс в устройстве.
- Отсутствие необходимости в преобразовании аналоговых величин в дискретные. Эти преобразования сопровождаются погрешностью и определённой тратой времени.
Достоинства технических средств цифровой техники
- Возможность программного управления, что увеличивает гибкость изменения структуры и алгоритма функционирования систем, позволяет упростить реализацию адаптивных законов управления.
- Простота обеспечения заданной надёжности, точности и помехоустойчивости работы систем.
- Простота обеспечения совместимости устройств с устройствами обработки информации в цифровой форме (ЭВМ, компьютерами).
- Высокая степень конструктивной и функциональной интеграции, универсальности с возможностью построения систем по типовым проектным решениям. В свою очередь это позволяет сокращать затраты на производство и эксплуатацию систем и устройств.
- Возможность проектирования формальными логическими методами, что позволяет сокращать сроки проектирования устройств и даёт возможность изменения функций устройств (и систем на их основе) методами агрегатного построения в процессе эксплуатации.
Недостатки технических средств цифровой техники
- Необходимость преобразования аналоговых сигналов в дискретные. Эти преобразования сопровождаются появлением погрешности и задержками во времени.
- Относительная сложность изменения режимов работы. Для этого необходимо менять структуру системы либо алгоритм её функционирования.
- Сложность процессов анализа функционирования систем, как при проверке правильности их работы, так и при