- •Схемотехника цифровых электронных устройств
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Логические основы цифровой техники
- •1.1. Логические функции
- •1.1.1. Понятие о логической функции и логическом устройстве
- •1.1.2. Логические (Булевы) функции
- •1.1.3. Способы задания логических функций
- •1.2. Логические элементы
- •1.3. Минимизация логических функций
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Арифметические основы цифровой техники
- •2.1. Системы счисления
- •2.1.1. Десятичная, двоичная, шестнадцатеричная системы
- •2.1.2 Перевод чисел из одной системы счисления в другую
- •2.2. Двоичная арифметика
- •2.2.1. Сложение положительных двоичных чисел
- •2.2.2. Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Логические элементы изнутри
- •3.1. Диодно-транзисторная логика
- •3.2. Транзисторно-транзисторная логика
- •3.3. Эмиттерно-связанная логика
- •3.4. Логика на комплементарных моп транзисторах
- •3.4.1. Принципиальные схемы элементов
- •3.4.2. Особенности применения кмоп микросхем
- •3.5. Основные параметры логических элементов
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Цифровые устройства
- •4.1. Классификация цифровых устройств
- •4.2. Цифровые комбинационные устройства
- •4.2.1. Мультиплексор
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова”
Схемотехника цифровых электронных устройств
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Магнитогорск, 2011
УДК
Рецензенты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники и микроэлектроники ГОУ ВПО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова” И.А. Селиванов;
кандидат технических наук, начальник центральной электротехнической лаборатории ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат” В.В. Головин
Авторы: Малахов О.С., Радионов А.А.
Малахов О.С., Радионов А.А. Схемотехника цифровых электронных устройств: Учебное пособие. – Магнитогорск: ГОУ ВПО “МГТУ”, 2011. – 141 с.
Рассмотрены логические и арифметические основы построения цифровой электронной техники. Представлено устройство базовых логических элементов, реализованных по различным технологиям. Приведены логические схемы и особенности функционирования наиболее распространенных цифровых комбинационных и последовательностных устройств. Изложены основные принципы построения цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Приведено общее представление об организации центрального процессора микро-ЭВМ. Даны сведения об индикаторных приборах, используемых для визуализации информации в устройствах цифровой электроники и сенсорных экранах.
Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению “Электротехника, электромеханика и электротехнологии” и по специальности “Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов”. Может быть полезно для студентов других технических направлений, интересующихся устройством элементов цифровой электроники.
УДК
|
ISBN |
© ГОУ ВПО “МГТУ”, 2011 |
|
|
© Малахов О.С., Радионов А.А., 2011 |
Оглавление
|
Предисловие...................................................................................... |
6 |
|
Введение............................................................................................ |
7 |
|
Глава 1. Логические основы цифровой техники....................... |
9 |
|
1.1. Логические функции................................................................... |
9 |
|
1.1.1. Понятие о логической функции и логическом устройстве. ……………………………………………………………………… |
9 |
|
1.1.2. Логические (Булевы) функции…………………………….. |
10 |
|
1.1.3. Способы задания логических функций………………….. |
13 |
|
1.2. Логические элементы................................................................. |
15 |
|
1.3. Минимизация логических функций............................................ |
16 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
20 |
|
Глава 2. Арифметические основы цифровой техники............. |
21 |
|
2.1. Системы счисления.................................................................... |
21 |
|
2.1.1. Десятичная, двоичная, шестнадцатеричная системы... |
21 |
|
2.1.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.. |
22 |
|
2.2. Двоичная арифметика …………………………………………….. |
24 |
|
2.2.1. Сложение положительных двоичных чисел.................... |
24 |
|
2.2.2. Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода........................................................................... |
25 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
26 |
|
Глава 3. Логические элементы изнутри...................................... |
27 |
|
3.1. Диодно-транзисторная логика................................................... |
27 |
|
3.2. Транзисторно-транзисторная логика......................................... |
29 |
|
3.3. Эмиттерно-связанная логика..................................................... |
31 |
|
3.4. Логика на комплементарных МОП транзисторах..................... |
32 |
|
3.4.1. Принципиальные схемы элементов................................ |
32 |
|
3.4.2. Особенности применения КМОП микросхем.................. |
34 |
|
3.5. Основные параметры логических элементов........................... |
35 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
37 |
|
Глава 4. Цифровые устройства.................................................... |
38 |
|
4.1. Классификация цифровых устройств....................................... |
38 |
|
4.2. Цифровые комбинационные устройства.................................. |
39 |
|
4.2.1. Мультиплексор.................................................................. |
39 |
|
4.2.2. Демультиплексор.............................................................. |
41 |
|
4.2.3. Дешифратор……………………......................................... |
42 |
|
4.2.4. Шифратор…………………………………………………….. |
43 |
|
4.2.5. Полусумматор................................................................... |
45 |
|
4.2.6. Сумматор........................................................................... |
46 |
|
4.2.7. Вычитатель……………………........................................... |
49 |
|
4.2.8. Умножитель…………………………………………………... |
50 |
|
4.2.9. Схема контроля четности…………………….................... |
53 |
|
4.2.10. Компаратор………………………………………………….. |
55 |
|
4.3. Цифровые последовательностные устройства....................... |
56 |
|
4.3.1. Триггер............................................................................... |
56 |
|
4.3.1.1. Общие сведения. Классификация………………. |
56 |
|
4.3.1.2. SR-триггер или RS-триггер………………............. |
58 |
|
4.3.1.3. D-триггер………………......................................... |
62 |
|
4.3.1.4. JK-триггер ………………....................................... |
65 |
|
4.3.1.5. T-триггер……………….......................................... |
66 |
|
4.3.2. Регистры............................................................................ |
68 |
|
4.3.2.1. Общие сведения. Классификация………………. |
68 |
|
4.3.2.2. Параллельные регистры………………................ |
69 |
|
4.3.2.3. Последовательные регистры.............................. |
71 |
|
4.3.2.4. Универсальные регистры.................................... |
73 |
|
4.3.3. Счетчики……………………................................................ |
75 |
|
4.3.3.1. Общие сведения. Классификация………………. |
75 |
|
4.3.3.2. Двоичные асинхронные счетчики........................ |
77 |
|
4.3.3.3. Двоичные вычитающие асинхронные счетчики. |
79 |
|
4.3.3.4. Синхронные счетчики........................................... |
82 |
|
4.3.3.5. Синхронные двоичные счетчики......................... |
84 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
86 |
|
Глава 5. Цифровые импульсные устройства............................ |
88 |
|
5.1. Одновибраторы.......................................................................... |
89 |
|
5.1. Мультивибраторы....................................................................... |
93 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
94 |
|
Глава 6. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи............................................................................................ |
95 |
|
6.1. Цифро-аналоговые преобразователи....................................... |
95 |
|
6.1.1. Последовательные ЦАП с широтно-импульсной модуляцией.......................................................................................... |
95 |
|
6.1.2. Последовательные ЦАП на переключаемых конденсаторах............................................................................................. |
96 |
|
6.1.3. Параллельные ЦАП с суммированием весовых токов.. |
98 |
|
6.1.4. Параллельные ЦАП на источниках тока......................... |
101 |
|
6.1.5. Обработка чисел, имеющих знак..................................... |
102 |
|
6.2. Аналого-цифровые преобразователи....................................... |
103 |
|
6.2.1. Параллельные АЦП.......................................................... |
105 |
|
6.2.2. Последовательно-параллельные АЦП........................... |
107 |
|
6.2.2.1. Многоступенчатые АЦП………………................. |
107 |
|
6.2.2.2. Многотактные АЦП………………......................... |
108 |
|
6.2.2.3. Конвейерные АЦП……………….......................... |
109 |
|
6.2.3. Последовательные АЦП................................................... |
111 |
|
6.2.3.1. АЦП последовательного приближения………… |
111 |
|
6.2.3.2. АЦП последовательного счета............................ |
113 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
115 |
|
Глава 7. Организация центрального процессора микро-ЭВМ. |
116 |
|
7.1. Основные элементы ЭВМ.......................................................... |
116 |
|
7.1.1. Арифметико-логическое устройство................................ |
116 |
|
7.1.2. Мультиплексирование многоразрядной шины............... |
118 |
|
7.1.3. Запоминающие устройства.............................................. |
122 |
|
7.1.3.1. Постоянные запоминающие устройства……..... |
122 |
|
7.1.3.2. Оперативные запоминающие устройства.......... |
124 |
|
7.2. Микро-ЭВМ и микропроцессор.................................................. |
126 |
|
7.2.1. Общие сведения об устройстве и работе ЭВМ.............. |
126 |
|
7.2.2. Особенности построения микро-ЭВМ............................. |
128 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
129 |
|
Глава 8. Средства отображения информации………………….. |
130 |
|
8.1. Электронно-лучевые индикаторы............................................. |
130 |
|
8.2. Полупроводниковые индикаторы.............................................. |
131 |
|
8.3. Жидкокристаллические индикаторы......................................... |
133 |
|
8.4. Динамическая индикация........................................................... |
136 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
138 |
|
Глава 9. Сенсорные экраны…………………………………………. |
140 |
|
9.1. Назначение, общий принцип действия. Классификация......... |
140 |
|
9.2. Резистивные экраны................................................................... |
1 |
|
9.3. Емкостные экраны...................................................................... |
1 |
|
9.4. Сенсорные экраны, использующие акустические волны, инфракрасное излучение и видеокамеры....................................... |
1 |
|
Контрольные вопросы и задания..................................................... |
1 |
|
Библиографический список.............................................................. |
1 |