Глава I. Общие характеристики элементов цифровых устройств. 41 Глава I. Общие характеристики элементов цифровых устройств.
Электронные устройства по способу формирования и передачи сигналов подразделяются на два класса: аналоговые (непрерывные) и дискретные.
Аналоговые электронные устройства (ДЭУ) предназначены для приема передачи сигнала изменяющегося по непрерывному (аналоговому) закону.
Достоинствами АЭУ являются: теоретически максимальные точность и быстродействие, простота устройства.
Недостатками АЭУ являются: низкая помехоустойчивость и нестабильность параметров, обусловленные сильной зависимостью свойств устройства от внешних факторов, например температуры, времени (старение), действие внешних электромагнитных полей; большие искажения при передачи на большие расстояния; трудность долговременного хранения результата; низкая энергетическая эффективность.
Дискретные электронные устройства (ДЭУ) предназначены для приема, преобразования и передачи электрических сигналов, полученных путем квантования (замена непрерывного аналогого сигнала его значениями в отдельных точках) по времени и/или по уровню исходной аналоговой функции.
Достоинствами ДЭУ являются следующие:
1. В дискретных
устройствах импульсная Ри и
средняя Рср мощность связаны
соотношением
.
При большой скважности () можно получить существенной повышение мощности в импульсе над средним ее значением. Это (по сравнению с аналоговыми устройствами) способствует улучшению массогабаритных показателей отдельных элементов ДЭУ.
2. В ДЭУ усилительные приборы (транзисторы) используют в специфическом режиме ключа (включено - выключено), при котором мощность, рассеиваемая в них минимальна. Это повышает коэффициент использования усилительного прибора. Это позволяет для управления большой мощностью применять в ДЭУ маломощные усилительные приборы. Кратность превышения мощности может достигать 20….30 раз.
3. Свойства дискретных устройств в меньшей степени зависят от нестабильности параметров применяемых элементов. Это объясняется меньшим тепловыделением, что повышает допустимый диапазон рабочих температур, и тем что элементы работают в ключевом режиме.
4. помехоустойчивость ДЭУ выше чем у АЭУ, так как при передаче импульсов сокращается время, в течении которого помеха может повлиять на передаваемый сигнал.
5. ДЭУ характеризуется применением однотипных элементов в каналах обработки, передаче и хранении данных. Это облегчает их изготовление, повышает надежность, малогабаритность, дешевизну.
Вышеперечисленные достоинства обусловили широкое применение ДЭУ во многих областях науки и техники.
Любое цифровое устройство с произвольной степенью сложности и назначением выполняется на дискретных элементах, в том числе включающих в себя и интегральные схемы различной степени интеграции. Независимо от функционального назначения элементов и их схемотехнической реализации они обладают рядом общих параметров и характеристик, которые определяют их работу в статическом и динамическом режимах. Далее рассмотрим наиболее распространенные параметры и характеристики элементов цифровых устройств.