Цифровая электроника и её основные характеристики
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ьшой потребляемой мощностью и стоимостью. В свою очередь дискретные электронные устройства подразделяются на импульсные и цифровые. Импульсные электронные устройства формируют импульсную последовательность сигналов. Процесс преобразования аналоговой информации в последовательность импульсов носит название импульсной модуляции. На практике широко используется амплитудная, широтно-импульсная и фазоимпульсная модуляция.
В цифровых электронных устройствах происходит кодирование сигнала, т.е. преобразование его в определенную последовательность однотипных импульсов. Цифровые электронные устройства в настоящее время получили очень широкое распространение благодаря высокой надежности, высокой помехоустойчивости, возможности длительного хранения информации без ее потери; энергетической совместимости и интегральной технологичности элементной базы.
В ряде электронных устройств имеет место аналоговая и цифровая информация. Такие устройства относятся к комбинированным электронным устройствам. К аналоговым электронным устройствам относятся: электронные усилители, операционные усилители, коммутаторы, компараторы, стабилизаторы напряжения и т.д.
К импульсным электронным устройствам относятся: мультивибраторы, одновибраторы, триггеры, блокинг-генераторы, функциональные преобразователи, генераторы пилообразного напряжения, таймеры и т.д.
К цифровым электронным устройствам относятся: логические элементы, триггеры, регистры, iетчики, дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры и т.д.
К комбинированным электронным устройствам относятся: аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи.
2. Цифровые электронные устройства
.1 Системы iисления
Способ записи чисел цифровыми знаками называется системой iисления. Они делятся на непозиционные, например, римская система iисления, и позиционные. Система называется позиционной, если значение каждой цифры, входящей в запись числа, определяется ее местоположением в числе. В цифровой технике нашли применение только позиционной системе iисления.
Любое число в позиционной системе iисления можно представить в виде суммы
Основанием системы iисления q называется общее количество цифр, используемых в данной позиционной системе для записи чисел. Если принять q = 10, 2, 8, 16 и т.д., то будем иметь соответственно десятичную, двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную системы iисления. В таблице 1 приведен натуральный ряд чисел в различных системах iисления.
Для перевода чисел из одной системы iисления в другую существуют свои правила. Например, для перевода числа Nq из десятичной системы iисления в систему iисления с основанием q необходимо осуществить последовательное деление этого числа и получающихся остатков на это основание. Остатки от деления представляют собой число в системе iисления с основанием q. Например, перевести число 54 в двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную системы iисления:
Обратный перевод чисел в десятичную систему производится вычислением суммы:
Применение двоичной системы iисления в цифровой электронике обеспечивает более высокую скорость выполнения операций и более высокую надежность электронной аппаратуры, т.к. элементной базой для ее построения служат элементы с двумя устойчивыми состояниями.
В ряде случаев в цифровой технике применяются двоично-десятичные
коды. Для преобразования чисел из десятичной системы в двоично-десятичные коды, необходимо каждую цифру в числе заменить соответствующей тетрадой (эквивалентом), а именно:
Над числами в двоичной системе iисления выполняются арифметические и логические операции. К арифметическим относятся четыре операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Алгоритм выполнения арифметических операций такой же, как и в десятичной системе iисления. Помимо арифметических операций существуют логические операции, которые относятся к поразрядным (операции выполняются внутри каждого разряда без переносов и заемов).
.2 Классификация логических устройств
Логические устройства могут быть классифицированы по различным признакам. В зависимости от способа ввода и вывода информации цифровые устройства подразделяются на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные. Последовательным называется устройство, в котором входные сигналы поступают на вход, а выходные сигналы снимаются с выхода последовательно разряд за разрядом.
Устройство называется параллельным, если входные сигналы подаются на вход, а выходные сигналы снимаются с выхода одновременно. В последовательно-параллельных устройствах входные и выходные сигналы представлены в разных формах. Либо на вход сигналы поступают последовательно сигнал за сигналом, а с выхода они снимаются одновременно, либо наоборот.
По принципу действия все цифровые устройства делятся на два класса: комбинационные и последовательные(накопительные).
Комбинационными цифровыми устройствами (ЦКУ) называются устройства, выходные сигналы которых определяются только действующими в данный момент входными сигналами и не зависят от внутреннего состояния устройства.
Последовательными устройствами называются цифровые устройства, выходные сигналы которых зависят не только от входных сигналов, но и от внутреннего состояни