- •1. Развитие электроники в России.
- •2. Классификация электронных устройств.
- •Электронные усилители. Классификация усилителей.
- •Классификация усилителей
- •Основные параметры усилителей.
- •Понятие о классах усиления
- •6. Режим работы усилителя в классе «а».
- •7.Работа усилителя в режиме класса «в»
- •8.Усилитель класса «ав»
- •9.Усилитель класса «с» и Усилитель класса «д»
- •10.Нелинейные искажения в усилителях.
- •11. Фазовые и частотные искажения
- •12. Обратная связь (ос) в усилителях
- •13. Виды ос и способы получения сигнала ос.
- •14. Влияние ос на кu и входное сопротивление усилителя
- •2 Входное сопротивление усилителя с обратной связью.
- •15.Нелинейные искажения в усилителе с обратной связью.
- •16. Источники тока и источники напряжения
- •17. Токовое зеркало.
- •18. Усилительный каскад с динамической нагрузкой.
- •19. Операционный усилитель (оу). Общие сведения.
- •20. Питание оу, синфазный и дифференциальный сигналы.
- •21. Дифференциальный усилитель, подавление синфазного сигнала.
- •22. Суммирующий усилитель.
- •23. Повторитель напряжения.
- •26. Скорость спада коэффициента усиления многокаскадного усилителя.
- •6(ДБ)/октава
- •27. Компараторы напряжения.
- •28. Компаратор напряжения с петлей гистерезиса.
- •29. Интегрирующая цепь.
- •30. Дифференцирующая цепь.
- •31. Генераторы. Общие сведения, классификация.
- •32. Генераторы инфранизких частот.
- •33. Генератор с мостом Вина.
- •34. Генератор с поворотом фазы на 180.
- •35.Кварцевый резонатор. Общие сведения.
- •36.Кварцевый резонатор. Схема замещения кварцевого резонатора.
- •37.Кварцевый резонатор. Частотная характеристика кварцевого резонатора.
- •38. Синтезаторы частоты. Общие сведения.
- •39. Синтезаторы частоты. Прямой метод синтеза.
- •40. Синтезаторы частоты. Косвенный метод синтеза.
- •41. Мультивибратор. Общие сведения, режимы работы.
- •42. Автоколебательный и жущий режим работы мв. Автоколебательный режим работы мультивибратора
- •Ждущий режим работы мультивибратора
- •43.Jk триггер
- •44. Режим синхронизации мв.
- •1. Схема мультивибратора, работающего в режиме синхронизации
- •45. Автоколебательный и ждущий режим работы блокинг-генератора (бг). Автоколебательный режим работы мультивибратора
- •Ждущий режим работы мультивибратора
- •46.Ацп с двойным интегрированием
- •47. Режим синхронизации бг.
- •48. Параметры сигнала импульсной формы.
- •49. Ключ на биполярном транзисторе.
- •50. Логические сигналы, логический элемент «и» и «или».. Логические сигналы
- •51. Логический элемент исключающее «или». Свойство двойственности логических элементов
- •52. Базовый элемент «и-не», ттл и ттлш.
- •Базовый логический элемент ттл
- •Базовый логический элемент ттлш
- •53. Основные параметры лэ.
- •54. Триггеры (общие сведения), классификация триггеров.
- •Классификация триггеров
- •55.D тиггер
- •56. Способы синхронизации триггеров, rs-триггер.
- •57. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи. (дискретизация, квантование, кодирование). Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •58. Цап c суммированием весовых токов.
- •59. Цап лестничного типа.
- •60. Аналого-цифровой преобразователь с динамической компенсацией
56. Способы синхронизации триггеров, rs-триггер.
Схема асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ и его условное обозначение приведены на рис. 4, а последовательность его работы при различных воздействиях на входахSиRв табл. 1.
При подаче на оба входа триггера логической «1» S=R= 1, на обоих выходах формируется «0», эта комбинация запрещена и не используется.
Согласно второй строке табл. 1 истинности при S= 1 иR= 0 – на выходеQустанавливается «1», а на выходе– «0». В этом случае говорят, что триггер установлен в состояние «1».
Таблица состояний для асинхронного RS-триггера
Режим работы |
Вход |
Выход | ||
S |
R |
Qt-1 |
Qt | |
Запрет Установка «1» Установка «0» Хранение |
1 1 0 0 |
1 0 1 0 |
0/1 0/1 0/1 0/1 |
хх 1/1 0/0 0/1 |
Согласно третьей строке табл. 1 приS= 0,R= 1 происходит сброс сигнала по выходуQ, и на нем устанавливается уровень «0». Триггер установлен в состояние «0».
Согласно четвертой строке табл. 1, когда S=R= 0, триггер находится в состоянии покоя (хранения), т. е. на выходахQисохраняются прежние значения.
Временные зависимости сигналов для асинхронного триггера приведены на рис. 5.
Синхронный RS-триггер отличается от асинхронного наличием дополнительного, так называемого синхронизирующего входа.
Работа синхронного RS-триггера представлена в табл. 2.
Временные диаграммы работы синхронного RS-триггера приведены на рис. 6. В верхней строке диаграммы (см. рис. 6) изображены входные синхросигналы, из анализа которых следует, что синхроимпульс «1» не оказывает никакого влияния на выходные сигналыQи, еслиS=R= 0; в момент прохождения синхроимпульса «1» триггер находится в режиме хранения.
Рис. 5. Временные диаграммы сигналов
асинхронного RS-триггера
В момент подачи «1» на вход Sтриггер остается в прежнем состоянии, такое состояние сохраняется до прихода синхроимпульса 2, который переключает триггер,Q= 1,= 0. Триггер находится в режиме хранения, синхроимпульс 3 не влияет на его состояние. Затем «1» подается на входR, по переднему фронту синхроимпульса 4 происходит переключение триггера. Из анализа рис. 6 следует, что состояние синхронногоRS-триггера меняется только в момент прихода синхроимпульса и если на одном из входов (RилиS) присутствует «1», в противном случае триггер находится в режиме хранения (см. рис. 6, а, синхроимпульс 4).
Таблица истинности синхронного триггера
Режим работы |
Вход |
Выход | |||
С |
S |
R |
Qt-1 |
Qt | |
Хранение Установка «0» Установка «1» Запрещенное состояние |
1 1 1 1 |
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
0/1 0/1 0/1 0/1 |
0/1 0/0 1/1 Х/Х |
а б
Рис. 6. Временная диаграмма работы:
синхронного RS-тригггера (а) и его условное обозначение (б)
57. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи. (дискретизация, квантование, кодирование). Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи
Сигнал любой физической природы (температура, давление, освещенность) с помощью специальных датчиков может быть преобразован в электрическое напряжение или ток. Это позволяет проводить дальнейшую обработку информации, содержащейся в сигнале, с помощью электронных устройств. Выходное напряжение (ток) датчиков обычно пропорционально(ен) уровню преобразуемого сигнала и меняется непрерывно. Такие сигналы относятся к группе аналоговых.
Сигналы цифровых систем представляют собой наборы двухуровневых последовательностей. Их совокупность в текущий момент времени может быть интерпретирована как двоичный код числа, соответствующий значению некоторой величины.
Таким образом, при необходимости обработки информации в цифровых вычислительных машинах данные об уровне сигнала необходимо представить в соответствующей (цифровой) форме. В ряде случаев полученные после цифровой обработки результаты требуется преобразовать в управляющие напряжения.
Вследствие существенных отличий и особенностей цифровых и непрерывно меняющихся сигналов для их преобразования из одной формы представления в другую используются специальные устройства – аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП). Первые осуществляют преобразование непрерывно меняющегося напряжения в эквивалентные ему значения цифровых кодов, а вторые трансформируют поступающие на его входы кодовые последовательности в соответствующие уровни выходных напряжений или токов.
Аналоговый сигнал, представляемый непрерывной функцией и определенный в любой момент времени, может быть отображен в виде соответствующею графика (рис. 1). Оценить его величину можно из сравнения мгновенных значений. При этом имеется возможность установить, что , а, т. е. получить лишь качественные оценки – уровень сигнала в текущий момент времени больше предыдущего, либо меньше его. Данную ситуацию можно представить на примере ртутного термометра, у которого со шкалы удалена градуировка.
Рис. 1. Графическое представление аналогового сигнала
Любые количественные измерения подразумевают использование эталона, с которым в выбранный момент времени производится сравнение значения измеряемого сигнала. В этом случае его величина может быть представлена числом, равным количеству эталонов, содержащихся в величине сигнала. Для представленной на рис. 2 ситуации , а. После преобразования полученных наборов чисел в двоичные коды информация о величине сигнала окажется представленной в цифровой форме и далее может обрабатываться в цифровых системах.
Рис. 2. Использование набора эталонов для измерения уровня сигнала
Однако при изменении величин сигналов возникают ошибки, связанные с тем, что измеряемый сигнал в большинстве случаев меняется непрерывно, а совокупность эталоновпредставляет собой дискретный набор значений.Из-за этого в некоторые моменты времени величина измеряемого сигнала не будет соответствовать целому числу эталонов, к примеру, . В таких случаях результат измерения округляют до ближайшего целого значения, т.е. принимают, что величинаравна либо, либо. Данная процедура называетсяквантованием, а величина эталона – шагом квантования. При этом бесконечное множество значений сигнала отображается на конечное множество уровней квантования.
Таким образом, процесс количественных измерений (преобразования аналоговой формы сигнала в цифровую) связан с появлением погрешности, которая называется шумом квантовании и по абсолютной величине не превышает . Погрешность может быть снижена путем уменьшения шага квантования но свести ее к нулю нельзя. Погрешности такого типа относятся к классуметодических погрешностей.
Вторая проблема, возникающая при количественных измерениях аналоговых сигналов, заключается в том, что процесс измерения требует некоторого времени, поэтому отсчеты значений сигнала могут быть получены лишь через определенные временные интервалы. Процесс представления сигнала в виде совокупности таких отсчетов называется дискретизацией. Очевидно, чем чаще берутся отсчеты, тем меньше будут потери информации о поведении сигнала в промежутках между ними.
В то же время из теоремы Котельникова следует, что если ширина спектра сигнала ограничена частотой , то при интервалах междуотсчетами , по ихсовокупности можно полностью восстановить исходный сигнал. Таким образом, если отсчеты отстоят друг от друга на интервал, меньший, чем , топогрешностей, связанных с дискретизацией, не будет. Однако сигналы с ограниченным спектром являются математической абстракцией, поэтому в ходе преобразования формы представления сигналов из аналоговой в цифровую возникают ошибки как из-за дискретизации, так и вследствие квантования.
Процесс аналого-цифрового преобразования предполагает выполнение следующих операций: дискретизация – формирование выборок (отсчетов) мгновенных значений сигнала, квантование – определение количества
эталонных уровней в величине выборки и кодирование – преобразование полученного числа в соответствующие кодовые комбинации.
В ходе обратного (цифроаналогового) преобразования формируется сигнал в виде напряжения или тока, пропорциональный числу, представляемому, как правило, двоичным кодом. Уровень выходного сигнала при этом может быть записан в виде , где– цена единицы младшего разряда, т. е. напряжение, на которое возрастает или уменьшается выходной сигнал при изменении управляющего кода на единицу.
Теоретически в ходе преобразования сигнала из цифровой формы представления в аналоговую погрешности отсутствуют. Однако, как и в любых реальных устройствах, на точности преобразования сказывается неидеальностъ узлов, входящих в их состав.
Так как при изменении формы представления информация, содержащаяся в исходном сигнале, не меняется, то при последовательном соединении двух идеальных устройств, одно из которых выполняет функцию аналого-цифрового (АЦП), а другое – цифроаналогового преобразователя (ЦАП), сигналы на входе и выходе такой системы (рис. 3) должны быть идентичны. Однако из-за возникновения ошибок при дискретизации и квантовании выходной сигнал в реальных системах будет отличаться от входного
Рис. 3. Трансформация сигнала при прохождении через реальную
и идеальную систему АЦП-ЦАП
Рис. 4. Структура сигнала после дискретизации и квантования
Характер этих отличий можно пояснить следующим образом. При аналого-цифровом сигнале преобразовании формирование кода осуществляется в соответствии с соотношением , гдеent – функция, означающая целую часть числа, Uвх – входное напряжение, U0 – шаг квантования. В этом случае, если сигнал имеет форму, представленную на рис. 4, в моменты времени, кратные интервалу дискретизации , будут формироваться кодысоответствующих выборок. Обычно они фиксируются в регистрах памяти и сохраняются, как показано пунктирными линиями, до получения следующего отсчета.
Если данную последовательность кодов подать на цифроаналоговый преобразователь с ценой единицы младшего разряда U0. Равной шагу квантования, то на его выходе сформируется сигнал ступенчатой формы. Он будет совпадать с исходным лишь в точках где уровень входного сигнала равен целому числу шагов квантования. В остальных точках появляются ошибки преобразования, связанные со спецификой трансформации аналогового входного сигнала в цифровую форму.