Цап (Цифро-аналогові перетворювачі)

У сучасних системах автоматики (системи з використанням цифрових обчислювальних машин, системи телевимірювання і ін.) виникає необхідність в перетворенні цифрового коду у відповідну аналогову величину. Наприклад, при управлінні виробничим процесом з використанням цифрових машин управляючі дії, що виробляються машиною, у вигляді цифрових кодів необхідно перетворювати в аналогові величини, які управляють безпосередньо виконавчими механізмами.

Пристрій, перетворюючий цифровий код в аналогову величину називається цифро-аналогові перетворювачем.

Цифровий код, що підлягає перетворенню в аналогову величину, звичайно представляють у вигляді двійкового або в двійково-десяткового коду і рідше у вигляді числоімпульсного коду.

Цифро-аналогові перетворювачі класифікуються по різних ознаках.

По характеру вхідного сигналу розрізняють перетворювачі паралельних і послідовних кодів, по вигляду вихідного сигналу - електричні, механічні і інші перетворювачі.

За принципом побудови цифро-аналогові перетворювачі діляться на замкнуті (із зворотним зв'язком) і розімкнені (без зворотного зв'язку).

Замкнуті перетворювачі є найточнішими, хоча і складнішими ніж розімкнені, і звичайно застосовуються для перетворення цифрових кодів в переміщення. Розімкнені перетворювачі звичайно перетворять коди в напругу (струм).

Залежно від використовуваних елементів розрізняють напівпровідникові, магнітні, електромеханічні і інші перетворювачі.

У наш час існує велика кількість різноманітних в виконанні цифро-аналогових перетворювачів.

Питання та завдання для самоконтролю

1. Що являє собою обчислювальні елементи, основне призначення та галузь використання?

2. Назвіть основні особливостями мікро-ЕОМ?

3. Що являють собою цифро-аналогові перетворювачі?

2.3.6. Логічні елементи

Логічні елементи – це електронні схеми, що відтворюють логічні функції й оперують логічними величинами, які приймають тільки два значення: логічну одиницю та логічний нуль.

Найпоширенішими є елементи потенційного типу, в яких наприклад логічній одиниці відповідає рівень високого потенціалу (додатного чи від'єм­ного) або напруги, а логічному нулю – низький рівень

Логічні елементи виконують логічні операції, внаслідок чого вхід­на інформація перетворюється за відповідними логічними правилами у вихідну. Ці правила описуються таблицями істинності для кожної логічної операції, які формуються на основі алгебри логіки.

Основни­ми є такі логічні функції:

НІ – логічне заперечення (інверсія). Записується виразом: – тобто «у» дорівнює не «х»;

АБО – логічне додавання (диз'юнкція). Записується виразом: , який вказує, що до логічної величини «х₁» додається вели­чина «х₂»;

І – логічне множення (кон'юнкція). Записується така операція таким виразом: .

Ці логічні функції реалізуються відповідними логічними елемен­тами з аналогічними назвами. Елементною базою логічних пристроїв є напівпровідникові діоди чи біполярні транзистори, які утворюють схеми діодно-транзисторної логіки (ДТЛ) і транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ). Найпростіші схемні реалізації вказаних логічних елементів зображено на рис. 12.

Логічний елемент «НІ» (рис. 12а) виконано з використанням тран­зисторного ключа. Величина напруги живлення +U має значення, що відповідає логічній одиниці. Якщо сигнал на вході транзистора U_вх. за величиною дорівнює логічній одиниці, то транзистор відкритий і вихідна напруга дорівнює U_{КЕ. нас.} , яка за величиною відповідає логіч­ному нулю. І, навпаки, якщо на вході транзистора сигнал дорівнює логічному нулю, то транзистор закритий і вихідна напруга , що відповідає логічній одиниці. Таким чином, логічна величина на виході завжди буде протилежною до логічної величини на вході.

Рис. 12. Схеми реалізації логічних елементів: а) – НІ; б) – АБО; в) – І

Логічний елемент «АБО» реалізовано схемою (рис. 12б) з діодами VD1 і VD2. Напруга на виході такої схеми дорівнюватиме логічній одиниці, якщо хоча б на один із входів подано плюсову напругу («+» до анода діода), величина якої дорівнює логічній одиниці.

Логічний елемент «І» теж реалізовано схемою з використанням на­півпровідникових діодів (рис. 12в), в якій накладена умова, що . Напруга на виході елемента R₁ матиме значення тільки тоді, коли всі діоди будуть закриті, тобто на всі входи буде по­дано сигнал, що відповідає логічній одиниці.

Логічні операції, їх таблиці істинності та схемне позначення цих елементів показано на рис. 13 в вигляді таблиці.