Сигнальные процессоры и плк
См Билет
1
Цифровой сигнальный процессор (англ. Digital signal processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС) — специализированныймикропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени). Особенности архитектуры: Архитектура сигнальных процессоров, по сравнению с микропроцессорами настольных компьютеров, имеет некоторые особенности:
Гарвардская архитектура (разделение памяти команд и данных), как правило модифицированная;
Большинство сигнальных процессоров имеют встроенную оперативную память, из которой может осуществляться выборка нескольких машинных слов одновременно. Нередко встроено сразу несколько видов оперативной памяти, например, в силу Гарвардской архитектуры бывает отдельная память для инструкций и отдельная — для данных.
Некоторые сигнальные процессоры обладают одним или даже несколькими встроенными постоянными запоминающими устройствами с наиболее употребительными подпрограммами, таблицами и т. п.
Аппаратное ускорение сложных вычислительных инструкций, то есть быстрое выполнение операций, характерных для цифровой обработки сигналов, например, операция «умножение с накоплением» (MAC) (Y := X + A × B) обычно исполняется за один такт.
«Бесплатные» по времени циклы с заранее известной длиной. Поддержка векторно-конвейерной обработки с помощью генераторов адресных последовательностей.
Детерминированная работа с известными временами выполнения команд, что позволяет выполнять планирование работы в реальном времени.
Сравнительно небольшая длина конвейера, так что незапланированные условные переходы могут занимать меньшее время, чем в универсальных процессорах.
Экзотический набор регистров и инструкций, часто сложных для компиляторов. Некоторые архитектуры используют VLIW.
По сравнению с микроконтроллерами, ограниченный набор периферийных устройств — впрочем, существуют «переходные» чипы, сочетающие в себе свойства DSP и широкую периферию микроконтроллеров.
Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller, PLC) или программируемый контроллер — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого дляавтоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека. Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ. Computer numerical control, CNC). ПЛК являются устройствами реального времени. В системах управления технологическими объектами логические команды преобладают над числовыми операциями, что позволяет при сравнительной простоте микроконтроллера (шины шириной 8 или 16 бит), получить мощные системы действующие в режиме реального времени. В современных ПЛК числовые операции реализуются наравне с логическими. В то же время, в отличие от большинства процессоров компьютеров, в ПЛК обеспечивается доступ к отдельным битам памяти.
Операционный усилитель
Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокойотрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы. В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов. Отрица́тельная обра́тная связь (ООС) — тип обратной связи, при которой выходной сигнал передается обратно на вход для погашения части входного сигнала, (то есть, изменяя входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала). Говоря упрощённо, отрицательная обратная связь - это такое влияние выхода системы на вход ("обратное"), которое уменьшает действие входного сигнала на систему.
Усилитель постоянного тока (УПТ) — электронный усилитель, рабочий диапазон частот которого включает нулевую частоту (постоянный ток). На верхнюю границу частотного диапазона усилителя никаких ограничений не накладывается, то есть она может находиться в области очень высоких частот. Таким образом, терминУПТ можно применять к любому усилителю, способному работать на постоянном токе. В подавляющем большинстве случаев УПТ является усилителем не тока, как следует из названия, а напряжения. Путаница обусловлена тем, что термин ток употребляется для описания электрических процессов вообще. В качестве усилителей постоянного тока в настоящее время используются операционные усилители (ОУ). Такой усилитель схематически изображен на рис.26, его название возникло еще во времена аналоговых вычислительных машин. В настоящее время микросхемы операционных усилителей – одни из самых распространенных аналоговых микросхем, существует много типов таких микросхем (хотя аналоговые вычислительные машины практически уже не используются). Справа на рис.26 показана схема рис.13 с применением операционного усилителя, в нем происходит усиление разницы между U1 и U2 ∙ Кос.
Рисунок
26. Схема операционного усилителя
На
рис.27 показана схема стабилизатора
напряжения на Uвых
= 5В с применением операционного усилителя
К140УД1. Напряжение 220В из электросети
переменного тока понижается трансформатором
до примерно 12В, выпрямляется диодным
мостом КЦ405В. На неинвертирующий вход
ОУ 10 подается заданное значение,
называемое опорным, которое получается
с помощью делителя напряжения на
стабилитроне КС147А и резисторе 150 ом.
Стабилитрон представляет собой
нелинейное сопротивление, которое
обеспечивает постоянное падение
напряжения при различных значениях
тока через него. Текущее значение
выходного напряжения подается на
инвертирующий вход ОУ 9 через делитель
на резисторах 150 ом и 2,4 Ком.
Усиленная
разница входных напряжений усилителя
с его выхода 5 поступает на базу мощного
регулирующего транзистора КТ 807Б, он
аналогичен переменному резистору R2
на рис.6 (он может рассматриваться как
исполнительный элемент). Его функцией
можно считать срезание лишнего
напряжения, поступающего на коллектор,
до значения 5В. На КТ 807Б теряется энергия,
соизмеримая с полезной энергией на
нагрузке Rнагр.
По этой причине к.п.д. данного стабилизатора
напряжения примерно 50%, а транзистор
КТ 807Б сильно греется, его нужно специально
охлаждать, например, с помощью радиатора.
Рассмотренный стабилизатор применяется
при небольших мощностях нагрузки (до
10 Вт).
Билет 6