Логические автоматы с памятью

⇐ ПредыдущаяСтр 37 из 81Следующая ⇒

Логическими автоматами с памятью, или последовательными логическими устройствами, называются устройства, логические значения на выходах которых определяются как совокупностью логических значений на входах в данный момент времени, так и состоянием автомата по результатам его предшествующей работы. Запоминание предшествующих состояний обычно выполняется с помощью триггеров.

Типичными примерами логических автоматов с памятью являются счетчики импульсов и регистры.

Рассмотрим работу трехразрядного счетчика (рис. 10.117, а) на основе двухступенчатых Ж-триггеров (рис. 10.116, б) с представлением результата счета в двоичной системе счисления.

Перед началом работы счетчика все его разряды устанавливаются в состояниеQ_x=Q₂= Q₃= 0. В момент окончания первого счетного импульса триггер младшего разряда ТТ_Х переключается, а состояние триггеров старших разрядов ТТ₂ и ТТ₃ не изменяется, т. е. значение двоичного числа на выходе счетчика равноQiQ₂Qs— 001. В момент окончания второго счетного импульса триггер ТТ_Х снова переключается и логическое значение выхода младшего разряда изменяется с 1 на 0. Поэтому одновременно переключится и триггер ТГ₂, т.е.Q₃Q₂Qi= 010. Далее переключение триггеров происходит аналогично, так что число импульсов на входе счетчика соответствует числу в двоичной системе счисления на его выходе (рис. 10.117, б).

Выход

2¹

>5	тт₂
J
С
К
>R

<?2

S TT_Y Qi

s ТТ₃Q,

+ о-

12345678

Qv о

Qi' о

0 1

п п п п п п п п

I I I I I I I I * ________

о 1

	1 1	1 1	1 1 ¹
0	\| 1	0	1 1

Выход

>5	ТТ₂
J
J
С
К	(
>R

<?2

ТТ,

TTn

Оз

Q₃

0»

п п п п
1	1		t
	1	1	t t

Рис. 10.118

Регистрами называются устройства для приема, хранения, передачи и преобразования информации, представленной обычно в двоичной системе счисления. На рис. 10.118, а в качестве примера приведена схема трехразрядного регистра сдвига. Предварительно подачей сигналов на установочные входыRиSвсе триггеры устанавливаются в состояниеQ_x= Q₂= £?з = 0.

Установим далее триггер ТТ_г в состояниеQ = 1. При этом состояние регистра определится совокупностью значенийQ1Q2Q3— юо. Под действием первого импульса синхронизации состояние регистра изменится наQ₁Q2Q3 = 010, под действием второго импульса синхронизации — на Q1Q2Q3 = 001 и т.д. (рис. 10.118, б).

Логические автоматы без памяти

Qi¹о

Q2 о

Q₃

Логическими автоматами без памяти, или комбинационными устройствами, называются устройства, логические значения выходов которых однозначно определяются совокупностью логических значений на входах в данный момент времени. К логическим автоматам без памяти относятся дешифраторы, шифраторы, мультиплек-

DC	J\		^x2		F₂	F*	F4	X₂Яз Xa	MS		У\	2/2	F
	h	0	0	1	0	0	0				0	0	x_x
	h	1	0	0	1	0	0			F	0	1	x₂
	Fz	0	1	0	0	1	0				1	0	Z3
		1	1	0	0	0	1	2/1			1	1	x₄
	I±							У2

а б а б

Рис. 10.119 Рис. 10.120

соры, демультиплексоры, сумматоры и другие устройства цифровой техники. Элементной базой для их реализации служат логические элементы.

Дешифратором называется устройство, вырабатывающее сигнал 1 только на одном из своих 2^й выходов в зависимости от кода двоичного числа на п входах. На рис. 10.119, а и б приведены условное изображение дешифратора на п = 2 входа, 2^м = 4 выхода и его таблица истинности.

Шифраторы выполняют функцию, обратную дешифраторам.

Мультиплексором называется устройство для коммутации одного из 2^т информационных входов на один выход. Для реализации необходимой коммутации мультиплексор имеет кроме информационных входов также т адресных входов. Значение числа в двоичном коде на адресных входах определяет адрес коммутируемого информационного входа.

Условное изображение мультиплексора с двумя адресными т = 2 (Ух^и У2)^и четырьмя информационными 2^т = 4 (х_ь х_ъ ж₃, ж₄) входами, а также его таблица истинности приведены на рис. 10.120, а и б.

Демультиплексоры выполняют функцию, обратную мультиплексорам.

Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют информацию о сигнале в аналоговой форме, т. е. о напряжении, непрерывном во времени, в информацию о нем в форме цифрового кода — обычно в двоичной системе счисления. Они применяются, например, в АСУ технологическими процессами для ввода информации в управляющую ЭВМ от датчиков состояния объекта управления.

Различают последовательные и параллельные АЦП. Рассмотрим как наиболее распространенные параллельные АЦП.

На рис. 10.121, а приведена принципиальная схема параллельного АЦП на два разряда га = 2 на основе 2^т — 1 = 3 компараторов (см. рис. 10.96). Опорные напряжения для компараторов задаются источником постоянной ЭДС Е₀ и делителем напряжения на резисторах. Работу преобразователя при значении ЭДС Е₀ = 3 В и опорных напряжениях компараторов 0,5; 1,5 и 2,5 В иллюстрирует рис. 10.121, б. Если значение ЭДС преобразуемого сигнала е_с< 0,5 В, то напряжения на выходах всех компараторов имеют отрицательные значения (см. рис. 10.97) и цифровой код на выходе преобразователя равен 00. При увеличении напряжения преобразуемого сигнала сначала в интервале 0,5 В ^ е_с ^ 1,5 В изменится значение напряжения с отрицательного на положительное на выходе только компаратора У, затем при 1,5 < е_с< 2,5 В — компараторов У и 2 и, наконец, при 2,5 В < е_с — всех компараторов. Устройство на основе логических элементов НЕ, И и ИЛИ, показанное на рис. 10.121, а внутри штриховой линии, преобразует совокупность сигналов с выходов компараторов в цифровой код.

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) преобразуют цифровой двоичный код в аналоговое выходное напряжение. Это позволяет, например, использовать цифровой двоичный код для управления работой исполнительных механизмов, таких как электрические двигатели, реле, выключатели и т.д.

Имеется несколько типов ЦАП. Здесь рассмотрим ЦАП с двоично-взвешенными сопротивлениями на основе инвертирующего сумматора напряжений (см. рис. 10.82).

На рис. 10.122 показана принципиальная схема четырехразрядного ЦАП с двоичными весами сопротивлений резисторов в цепях

Рис. 10.122

разрядов. Сопротивление цепи старшего разряда равно Л, младшего разряда — 8R.Напряжение на выходе ЦАП при и_ск =Е₀ по (10.40)

Ro,IR,C . Rq.CIRQ.C I J? JZ TP

и„ = -

~T⁺2R⁺1r⁺ 8R1^Eo =^KuEo'

где наличие или отсутствие слагаемых в выражении для коэффициента усиления напряжения К_и совпадает с включенным или выключенным ключом в цепи соответствующего разряда. Ключами обычно служат транзисторы (см. рис. 10.98, а), базовые цепи которых подключаются к источнику цифровых сигналов в двоичной системе счисления.

Оптоэлектронные устройства

В ряде случаев управление током в цепи целесообразно осуществить с помощью полупроводникового прибора, в котором конструктивно объединены источник и приемник излучения — оптопара. Условные изображения на схемах электрических цепей диодной, транзисторной и тиристорной оптопар приведены на рис. 10.123, а — в. Главным достоинством оптопар является отсутствие электрической связи между управляющей и управляемой цепями. Оптопа- ры работают в качестве управляемых ключей (рис. 10.123, б), реле, коммутаторов и т.д.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 716; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 32 33 34 35 363738 39 40 41 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!