Классификация запоминающих устройств

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 47Следующая ⇒

Полупроводниковые ЗУ подразделяются на энергонезависимые – постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) и энергозависимые – оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).

Благодаря энергонезависимости ПЗУ применяются для хранения инициализирующих и управляющих программ, различных таблиц констант и т. д. Микропроцессор в процессе работы может только считывать (извлекать) информацию из ПЗУ, но не в состоянии изменить его содержимое.

Процесс занесения информации в ПЗУ называется программированием и производится, как правило, вне микропроцессорной системы, в которой предполагается их использовать. Для этого служат программаторы, выполняемые в виде автономных или периферийных устройств ЭВМ, в которых производится подготовка и хранение на внешних носителях записываемой в ПЗУ информации.

Автономные программаторы имеют ограниченные функциональные возможности и применяются в основном для копирования информации с ПЗУ-оригинала. Более совершенными являются программаторы, построенные на базе компьютеров. Возможны два варианта их подключения: через стандартный интерфейс (RS-232, LPT, USB); через системную шину компьютера. В первом случае программатор является внешним блоком компьютера, во втором – его внутренним модулем.

ПЗУ, выполненные по Flash-технологии, позволяют осуществлять общее стирание и запись информации в ячейки памяти непосредственно микропроцессором. Это свойство приближает его к ОЗУ, но в отличие от них Flash ПЗУ обладает энергонезависимостью. Для ПЗУ используется аббревиатура ROM (Read Only Memory – память только для чтения).

На рисунке 2.11 приведен пример графического обозначения ПЗУ. Знак инверсии на входах управления показывает, что включение режима производится логическим уровнем 0, а выключение – 1.

Рисунок 2.11 – Условное графическое обозначение микросхем ПЗУ

ОЗУ служит для хранения временной и изменяемой информации, например отлаживаемых программ и промежуточных данных пользователя. Его главное преимущество перед ПЗУ – возможность записи и чтения информации непосредственно микропроцессором. При этом не требуется предварительное стирание содержимого ячеек памяти. Время записи в ОЗУ получается самым минимальным среди других типов ЗУ, а количество операций записи не ограничено. Для ОЗУ используется аббревиатура RAM (Random acsess memory – память с произвольной выборкой).

ОЗУ делятся на статические (SRAM – StaticRAM) и динамические (DRAM - DynamicRAM). Статические и динамические ОЗУ отличаются видом запоминающего элемента. В статических ОЗУ запоминающими элементами являются триггеры, в динамических ОЗУ данные хранятся в виде зарядов конденсаторов, образуемых элементами МОП-структур.

На рисунке 2.12 приведены примеры графического обозначения ОЗУ. Существует несколько вариантов организации выводов данных ОЗУ. На рисунке 2.12а показано условное графическое обозначение ОЗУ с раздельными входами (DI0-DI3) и выходами (DO0-DO3) данных, на рисунке 2.12б – ОЗУ с совмещенными входами/выходами (D0-D7) данных. Знак "↔" свидетельствует о том, что выводы данных являются двунаправленными. Вход WR служит для управления записью информации. Так как он имеет знак инверсии, запись производится нулевым уровнем сигнала.

Рисунок 2.12 – Условное графическое обозначение микросхем ОЗУ

Различают ЗУ с последовательным и параллельным интерфейсом. Основное отличие последовательной памяти заключается в том, что для нее требуется меньше линий передачи данных (рисунок 2.13), а значит, упрощается проектирование связей на печатной плате, снижается уровень шумов, улучшаются показатели надежности, экономится место на печатной плате, упрощается разводка микросхемы на плате, а также уменьшается себестоимость изделия.

Рисунок 2.13 – Преимущество микросхем с последовательным интерфейсом

В настоящее время на рынке представлено достаточное количество микросхемы памяти, как с последовательным, так и с параллельным интерфейсом. Широкий выбор устройств энергонезависимой памяти с различным напряжением питания и временем выборки, а также наличие микросхем в различных типах корпусов позволяет разработчикам выбрать наиболее удобный вариант для использования в конечном приложении.

Блок индикации

Многие микроконтроллерные устройства требуют вывода информации на устройства индикации. Для отображения информации используют следующие наиболее распространенные типы индикаторов:

- светодиоды,

- семисегментные индикаторы,

- матричные светодиодные индикаторы

- жидкокристаллические дисплеи.

Ток, выдаваемый микросхемой, обычно оказывается недостаточным для свечения индикаторов, поэтому используют схему, которая с помощью небольшого управляющего тока может создавать в другой схеме ток значительно большей величины, называемую транзисторным ключом.

Рассмотрим расчет резистора в цепи базы транзисторного ключа на транзисторе n-p-n на конкретном примере (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 – Пример транзисторного ключа на транзисторе n-p-n

Обычно при расчёте транзисторного ключа в микропроцессорных устройствах используются следующие исходные данные: U₁ – напряжение питания транзисторного ключа; R_н – сопротивление нагрузки; I_н – ток нагрузки (обычно известен или ток нагрузки или сопротивление нагрузки); U_кэ – падение напряжения на открытом транзисторном ключе (берётся из справочных данных на конкретный тип транзистора. Для предварительного расчёта можно принимать данную величину равной 0,2В); U_бэ – падение напряжения на базовом переходе транзисторном ключе (берётся из справочных данных на конкретный тип транзистора); U_вх – управляющее напряжение транзисторного ключа, в качестве такого напряжения обычно используется выходной диапазон напряжений для выхода цифровой микросхемы (берётся из справочных данных на конкретный тип микросхемы); h_21э – коэффициент усиления по постоянному току для схемы с общим эмиттером (берётся из справочных данных на конкретный тип транзистора).

Расчёт состоят из нескольких этапов:

Этап I. Если в качестве исходных данных заданное сопротивление нагрузки R_н, то необходимо найти ток нагрузки I_н. По закону Ома:

(2.1)

Очевидно, что найдётся из выражения . Под U_кэ следует использовать типичную величину 0,2В. Таким образом

(2.2)

Этап II. Требуется рассчитать минимально возможный коэффициент h_21э для заданных исходных данных. Делается это исходя из следующих соображений. Коэффициент h_21э связывает между собой ток нагрузки и ток базы выражением

(2.3)

В качестве тока базы следует использовать максимально возможный ток выхода, который управляет работой транзисторного ключа. Если транзисторным ключом управляет цифровая микросхема, то необходимо брать максимально возможный ток для логической единицы на выходе этой микросхемы. Следовательно, минимально возможный коэффициент h_21э_min будет находиться по выражению (2.3), в которое необходимо подставить максимально возможный ток базы:

(2.4)

Этап III. Из справочника или в Интернете выбирается транзистор, у которого коэффициент h_21э, максимальное напряжение для перехода коллектор-эмиттер и максимальный ток коллектора превышают величины h_21э_min, U₁ и I_н соответственно.

Этап IV. Рассчитывается реальный ток базы для выбранного транзистора. Из выражения (2.3)

(2.5)

где - минимальное значение коэффициента h_21э из справочника для выбранного транзистора.

Этап V. Находится величина резистора R_б по выражению

(2.6)

В качестве U_вх необходимо брать минимально возможное напряжение выхода, который управляет работой транзисторного ключа, т.к. если транзисторный ключ откроется при минимальном напряжении, то гарантированно откроется и при большем напряжении. Если работой транзисторного ключа управляет цифровая микросхема, то необходимо брать минимально возможное напряжение логической единицы. Ток базы берётся из выражения (2.5). Полученное значение базового резистора округляется в меньшую сторону до стандартного значения. Не следует брать стандартные ряды с высокой точностью номиналов резисторов.

Этап VI. Рассчитывается требуемая мощность рассеивания резистора по выражению и выбирается резистор с ближайшей большей мощностью рассеивания.

На этом расчет транзисторного ключа закончен.

Исходя из аналогичных соображений рассчитывается транзисторный ключ на p-n-p транзисторе (рисунок 2.15).

Рисунок 2.15 – Пример транзисторного ключа на транзисторе p-n-p

Этапы расчёта с I по IV и этап VI (формулы (2.1)-(2.5)) аналогичны расчёту для n-p-n транзистора (см.выше). Следует учесть на II этапе, что p-n-p транзисторный ключ открывается напряжением логического нуля, если им управляет цифровая микросхема. На V этапе выражение (2.6) трансформируется в выражение

(2.7)

В качестве U_вх необходимо брать максимально возможное напряжение выхода, который управляет работой транзисторного ключа, т.к. если транзисторный ключ откроется при максимальном напряжении, то гарантированно откроется и при меньшем напряжении. Если работой транзисторного ключа управляет цифровая микросхема, то необходимо брать максимально возможное напряжение логического нуля. Ток базы берётся из выражения (2.5). Полученное значение базового резистора округляется в меньшую сторону до стандартного значения. Не следует брать стандартные ряды с высокой точностью номиналов резисторов.

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!