2. Арифметико-логическое устройство.

• Дать определение АЛУ.

• Дать классификацию АЛУ в зависимости от построения и характера работы.

• Дать классификация АЛУ в зависимости от логической структуры.

• Дать определение ширины обработки АЛУ.

Ответ

Разнообразные арифметические и логические операции выполняются в устройствах, называемых арифметически-логическими устройствами.

B зависимости от построения и характера работы различают АЛУ последовательного, параллельного и параллельно-последовательного действия.

В АЛУ последовательного действия операции над кодами осуществляются последовательно, разряд за разрядом. Код числа представляется в виде серии сигналов, действующих в одной и той же цепи в различные моменты времени. Сигнал, проходящий в данный момент времени по цепи, соответствует определенному разряду кода числа, в следующий момент — другому разряду и т. д.

В АЛУ параллельного действия операции над кодами чисел осуществляются параллельно по всем разрядам. Коды чисел в таких АЛУ изображаются в виде совокупности сигналов, каждый из которых действует по своей определенной цепи. Число цепей при этом соответствует числу разрядов. Такие АЛУ получили наиболее широкое распространение.

В АЛУ параллельно-последовательного действия коды чисел разбиваются на группы из определенного количества разрядов. Операция над кодами чисел осуществляется параллельно над разрядами данной группы. Сами же группы разрядов обрабатываются последовательно.

В зависимости от логической структуры АЛУ могут быть комбинационного и блочного типа. АЛУ комбинационного типа универсальны, так как все арифметические и логические операции выполняются с помощью одних и тех же "элементов и узлов. Основу таких АЛУ составляют сумматор и регистры, которые при выполнении отдельных операций коммутируются между собой определенным образом посредством групп логических элементов. АЛУ блочного типа состоят из отдельных блоков сложения, умножения, деления и т. д. Такие АЛУ имеют большее быстродей­ствие, чем АЛУ комбинационного типа, однако для своей реализации требуют больше оборудования.

Ширина обработки – это число одновременно обрабатываемых разрядов, данных.

3. Термоэлектрические датчики.

• Указать назначение термоэлектрических датчиков.

• Изобразить схему термоэлектрического датчика.

• Описать принцип работы.

• Перечислить материал, применяемый при изготовлении датчиков.

Ответ

Схема термоэлектрического датчика

Термоэлектрические датчики предназначены для измерения температуры. Они состоят из термоэлектродов 1 и 2, изготавливающихся из разнородных проводников. Одни концы этих проводников спаяны, а другие служат выходом датчика, откуда снимается выходное напряжение. Точка спая помещается в контролируемую среду. Если температура свободных концов термопары t1 отличается от горячего спая t2, то в силу термоэлектрического эффекта в термоэлектродах возникает термо ЭДС, пропорциональная разности температур.

Это можно объяснить тем, что энергия свободных электронов в различных металлах с ростом температуры возрастает по разному. Если вдоль проводника существует перепад температуры, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергию и скорость, чем на холодном. Благодаря этому возникает движение электронов то горячего конца к холодному, разное в разных металлах. При наличии замкнутой цепи разное движение электронов создает ток, который можно трактовать, как результат возникновения термо ЭДС в горячем спае. За счет этой ЭДС возникает выходное напряжение:

U_вых = E_t = C(t2-t1)

C – коэффициент пропорциональности зависящий от материала проводников термопары.

Возникновение термо ЭДС позволяет называть термопару датчиком – генератором.

Чаще всего применяют термопары: хромель – копель (до 600 ^оС длительный нагрев); хромель – алюмель (до 1000 ^оС); платина – платинородий (до1300 ^оС); вольфрам – молибден (до 2100 ^оС)

Термо ЭДС при максимальной рабочей температуре не превышает 10 – 50 мВ.