Сигааплфни кучаттириш

Download 5,83 Mb. bet 22/33 Sana 25.02.2022 Hajmi 5,83 Mb. #270757 Turi Учебник

Bog'liq
схемотехника

Bu sahifa navigatsiya:

• 3.7. Ў рта ва катта интеграл схемалар
• 3.8. Мантиқий интеграл схемалар
• 3.9. Аналогли сигналларни рақамли сигналларга ва рақамли сигналларни анологли сигналларга айлантирувчи ўзгартиргичлар

S

ТТ

3.21-расм.ОУ-триггер (а) ва унинг шартли белгиси (б)











3.22-расм. IK триггер а) ва б)
унинг шартли белгаси.


1К— триггер RS -триггер каби иккита I - "1" ни ўрнатиш ва К - «1 » ни ташлаб юбориш ёки «0» ни ўрнатиш мантиқий киришга эга. RS - триггерда 1=К=1 бўлган сигнал берилганда ҳосил бўладиган ночизиқлик 1К - триггерда бартараф қилинган. ҲАМ - ЭМАС мантиқий элементлардан ташкил топган 1К — триггер схемаси ва шартли белгиси 3.22-расмда келтирилган. Бундай триггер иккита синхронлашган RS- триггердан иборат бўлиб, етакчи-етаклашувчи схемаси бўйича уланган T1 триггер киришига учта киришли ҲАМ -ЭМАС элементлар уланган. Бу киришларнинг биринчисига, синхронлаитирувчи импульслар, иккинчисига бошқарувчи I ва К сигналлар берилган. Учинчи кириши бошқарувчи тескари боғланиш ҳосил қилиш учун ҳизмат қилади.

я

3.23-расм. Т— триггер а) ва б) унинг
шартли белгиси.
Агар 1=К=1 бўлса, ҳар иккала ҲАМ - ЭМАС кириш элементлари очиқ қолади ва навбатдаги синхроимпульс, «1» сигнали триггер чиқишидан киришига берилган ҲАМ -ЭМАС элементлари орқали ўтади. Т - триггер (toggle -алмаштириб-улагич), асосан сигнал частотасини бўлиб берувчи ва ҳисобловчи сифатида ишлатилади. Унинг схемаси ва шартли белгиси 3.23-расмда келтирилган. Т - триггерга ҳар бир синхроимпульс берилганда ўз ҳолатини тескарисига ўзгартиради. Шу сабабли инверсия белгиси С билан белгиланади.
3.7. Ўрта ва катта интеграл схемалар


Интеграл схемаларнинг мураккаблиги функционал интеграция даражаси билан белгиланади:
K_u=lg N_эл
Бунда N_эл - битта микросхемадаги ҲАМ - ЭМАС ёхуд ЁКИ - ЭМАС элементлари сони.
Интеграция даражаси К_и = 1 бўлган ИС ни кичик (МИС), К_и= 1- 2 бўлганларини ўрта (СИС) К_и=2 - 4 бўлганларини катта (БИС) ва К>4 бўлса, ўта катта (СБИС) ИСлар деб аталади. Улар бир-биридан мантиқий элементлари сони ҳамда иқтисодий ёки бошқа жиҳатдан самарадорлиги билан фарқланади.
ИС ни ташкил қилган кристалларда элементлар сонини ортириш икки сабабга кўра чеклангандир. Буларга элемент ўлчамлари ва сарфланадиган энергиялар киради. Кичик {МИС) ИСларда кристалл юзасини элемент билан тўлдириш даражаси, БИС ларга нисбатан кичик бўлади. БИС ларда элементлар кичик ўлчамга эга бўлиб, ҳалақитлар ҳам кам. Элемент ўлчамларини БИС ларда камайтиришнинг яна бири усули бир элементнинг маълум бир соҳаси бир вақтнинг ўзида иккита вазифани бажарадиган қилиб ясалади (масалан, кўп эмиттерли ёки кўп коллекторли транзистор).
Ўрта ИСларга мисол тариқасида комбинацион ва тадбиқий ИС ларни келтириш мумкин.
Рақамли информацияни хотирада сақламаган ҳолда ўзгартирувчи қурилмалар комбинацион ИС дейилади. Комбинацион ИС чиқишидаги сигнал тўлалигича кириш сигнали билан белгиланиб, ИС нинг айни пайтдаги ҳолатига боғлиқ бўлмайди. Комбинацион ИС га дешифраторлар, шифраторлар, кодларни ўзгартирувчилар, мультиплексорлар, демультиплекеорлар, ярим тўпловчилар, ва арифметик қурилмалар киради.

3.24-расм. Дешифратор а) ва б) шифраторнингшартли белгиланиши.

3.25-расм. Ярим тўпловчи а) ва б) тўпловчининг шартли белгиланиши.


Бундай ИСлар ҲАМ - ЭМАС, ЁКИ - ЭМАС каби мантиқий элементлардан ташкил топган.
Дешифратор деб М та кириш ва п<2 та чиқишдан тузилган ўзгарувчилари Х₁, . . . Х*_м бўлган иккилик системали М-разрядли тўпламни «танийдиган» ва кириш тўпламига қараб чиқишлардан бирида мантиқий «1» ва «0» сигнали берадиган функционал қурилмага айтилади. Унинг шартли белгаси 3.25-расмда келтирилган.
Дешифраторлар рақамли қурилмаларнинг ижрочи қисмида жойлашиб кириш қисмига берилган сигналга қараб, бошқарувни сигнал ҳосил қилади. Хусусан, дешифраторлар иккилик сонларни ўнлик сонларга айлантириш учун ҳизмат қилади. Ишлатилаётган СИС дешифраторлари ЭСЛ элементларидан йиғилади.
Шифратор - дешифраторга нисбатан тескари операцияларни бажарадиган функционал қурилма шифратор п та чиқишга ва М<2 та киришга эга. У М киришга берилган «О » ёки «1» сигналини, п - разрядли иккилик кодни, иккилик ўзгарувчилар Ғ₁. . . Ғ_п тўпламига айлантиради. Шифраторнинг шартли белгиси 3.24. б)-расмда келтирилган.
Код ўзгартиргич М разрядди кодни, празрядди кодга айлантирадиган функционал қурилма. Агар дешифратор чиқишини шифратор кириши билан уланса, мураккаб код ўзгартиргич ҳосил бўлади. бунга мисол тариқасида М — хонали иккилик кодни, п - хонали ўнли кодга айлантириш мумкин.
Мультиплексор - киришга берилган бир нечта рақамлар оқимини ягона чиқиш оқимига айлантириб берувчи қурилма. Мультиплексорлар битта линия орқали бир нечта манбадан олинаётган рақамли сигналларни узатиш зарур бўлганда ишлатилади. Кириш линиясини танлаш адреслар коди S_п... S₂, S орқали бошқарилади. Агар адреслар коди п - хонали иккилик сон бўлса, М= 2ⁿ та кириш линияларидан биттасини танлаб олиш имконини беради.
Демультиплексор - мультиплексордан олинган таркибий информация оқимидан, алоҳида ташкил этувчиларни ажратадиган функционал қурилма. Демультиплексор олинган адресга кўра, информацияни чиқишлардан бирига йўналтиради. Қолган чиқишларда «0» сигнали сақланади.
Ярим тўпловчи (полисумматор) - иккита бир хил бир хонали иккилик системадаги сонни (Х₁ ва Х₂) қўшувчи функционал қурилма. Агар Х₁ — Х₂ = 1 бўлса, йиғинди Х₁, Х₂=10 - икки хонали сон чиқади. Шу сабабли ярим тўпловчида иккита чиқиш бўлиб улардан бир-бирига (S) модулдаги Х₁ ва Х₂ йиғиндиси берилса, иккинчисига (С) ҳосил бўлгандан сондан катта хонага ўтказилиш керак бўладиган қисми берилади (3.26. а)-расм).
Тўпловчи (сумматор)-кўп хонали иккилик системадаги сонларни қўшувчи функционал қурилма (3.26.б)-расм). Бунда кўп хонали сонларни қўшиш, хоналар бўйлаб амалга оширилиши билан биргаликда уларни хоналараро кўчиради. Кўп хонали тўпловчининг асосий қисми комбинацион бир хонали тўпловчи бўлиб, унга i-хонадаги иккита Х₁ ва X_i сонлари қўшилади ва ҳосил бўлган йиғиндига (i- 1) хонадан (i-хонага) ўтказилган С_i ни қўшади. Учта бир хонали иккилик системадаги сонлар,




3.26-расм. Бир хонали а) ва б) кўнхонали тўпловчининг
блок схемаси.
Икки хонали иккилик системадаги сон билан ифодаланади, шунинг учун бир хонали тўпловчи битта чиқиш модули 2 - S_i га тенг бўлган йиғиндини берса, бошқа чиқишга - катта (I + 1) хонага ўтказилган С_i+1 ни беради. Бир хонали тўпловчилар иккита ярим тўпловчи орқали йиғилади. Кўп хонали тўпловчилар бир хонали тўпловчилардан йиғилади. 3.26 б)-расмда кетма-кет ўтказишли оддий кўп хонали тўпловчининг блок схемаси келтирилган. Бундай тўпловчилар ўтказиш сигнали катта i-хонали ҳақиқий бўлиши учун олдинга (i - 1) - хонали ўтказиш сигнали аниқланиши даркор. Кўп хонали сонларнинг қўшишни бажаришга кетадиган камайтириш мақсадида паралел ўтказиш схемаси ишлатилади. Иккилик системасидаги биттадан иккинчисини айриш ҳам тўпловчилар ёрдамида амалга оширилади.
Арифметик - мантиқий блоклар (АМБ) - кўп хонали иккилик системадаги сонлар устида арифметик ва мантиқий операциялар бажариладиган қурилма АМБ таркибига инверсиялаш, мантиқий кўпайтириш, мантиқий қўшиш, айириш, қўшимча кодга ўтказиш, битта хонага силжитиш ва ҳакозалар киради. АМБ алоҳида ИС лар кўринишда ишланиб, БИС ва СБИС лар таркибига макроэлемент киради. Ҳамда 2,4,8 ва 16-хонали сонлар устида операциялар бажарилади. Кўп хонали арифметик мантиқий қурилмалар АМБ лардан йиғилади.
Программалаштирилган мантиқий матрицали ИС лар буюртмачининг талабига кўра ясалади. Унинг таркиби маълум структурада йиғилган АМБ лардан иборат.

3.8. Мантиқий интеграл схемалар

Комбинацион мантиқий ИС ларнинг ҳолати унга киритилган ўзгарувчан информацияга боғлиқ бўлса, тадбиқий ИС ларнинг ҳолати киритилаётган сигналларнинг кетма-кетлигига боғлиқ бўлади. Тадбиқий ИС ларга регистрлар, ҳисоблагичлар, сонлар генераторлари киради.
Регистр - иккилик кодда берилган информацияни сақловчи ва уни керакли хонага суриб берувчи функционал қурилмадан иборат. Регистр бир хнл хотира элементларидан ва бошқарувчи комбинацион схемадан иборат. Ҳар бир элементда иккилик код бўйича битта хонани сақлаш мумкин, шу боис хотира элементининг унга мос келган комбинацион схеманинг тегишли қисми билан биргаликда регистр хонасн деб юритилади. Кўп хонали кодни регистрга киритиш ва чиқариш параллел ёки кетма-кет равишда амалга оширилади. Параллел киритишда ҳамма хоналар бирданига тўлади, кетма-кет киритишда - хоналар навбатма-навбат тўлиб боради. Булардан ташқари комбинацион регистрлар мавжуд бўлиб, улар кетма-кет ва параллел регистрлар комбинацияси бўлади. Масалан, кириш параллел ҳолда, чиқиш кема-кет ҳолда ва аксинча бўлиши мумкин.

3.27-расм. Регистрнинг блок схемаси:
а) паралел, б) –кетма-кет.
Паралел регистр (3.27 а-расм) хотира вазифасини бажаради ва кўпинча D триггерда амалга оширилади. Регистрга код киритиш С₁ киришга синхронлаш импульс берилганда амалга оширилади. Бунда триггерлар кириш сигналлари Х_х, Х₂ . . . Х_п ни хотирада сақлаб қолади. Сақланаётган кодни регистрдан олиш учун С₂ га ҳисобловчи импульс берилади.
Кетма-кет регистр (3.27 б-расм) икки босқичли DV ёки ЯS триггерларда амалга оширилади. Синхронлаштирувчи импульс регистрнинг ҳамма хонасига берилганда, триггерларнинг кириши очилади. Биринчи синхронлаштирувчи импульс коднинг энг кичик хонаси - Х_х ни регисторнинг биринчи хонасига ёзилади. Кейинги синхроимпульс коднинг кичик хонаси, регистрнинг иккинчи хонасига ўтказади ва биринчи хонага коднинг иккинчи хонаси - Х₂ ёзилади ва ҳ. Шундай қилиб, набатдаги синхроимпульс киришдаги кодани битта хонага силжитади.
Ҳисоблагич (счётчик) берилган импульслар сони билан аниқланадиган функционал қурилма. Йиғувчи, айирувчи ва реверсив ҳисоблагичлар мавжуд. Кириш қисмига импульс берилганда чиқиши бир- бирлик катталикка ортувчи ҳисоблагич йиғувчи бўлиб ҳисобланади. Агар киришга берилган импульс ҳисоблагичда сақланаётган катталикни бир- бирликка камайтирса, ҳисоблагич айирувчи бўлиб ҳисобланади. Реверсив ҳисоблагич эса ҳам йиғувчи, ҳам айирувчи бўлиб ҳизмат қилади.
Ҳисоблагич ҳам регистр каби хоналарга бўлинади. Ҳисоблагич ҳисоблаши мумкин бўлган энг катта сон ҳисоблаш модули К_с<2^п деб аталади. Бу ерда п - ҳисоблагичда хоналар сони. Бошланғич ҳолатда ҳисоблагич (К_с+1) та импульсни қайтаради. Ҳисоблагичларда бошланғич ҳолатни белгиловчи К кириш ва бошланғич сонни белгиловчи S қўшимча киришлар бўлади. Оддий кетма-кет ҳисоблагич Т- триггерлар занжиридан иборат. Бу ҳисоблагичда навбатдаги триггер олдинги триггер сигнали билан бошқарилади. Шу сабабли кўп хонали ҳисоблагичларда охирги триггер, дастлабкига нисбатан бир оз кечикиб ишлайди. Паралел ҳисоблагичда бундай камчилик йўқ. Уларда ҳисобловчи импульслар триггерлар киришига бир вақтда берилади. Паралел ҳисоблагичларда RS -, 1К -,D триггерлари ишлатилади. Ресерсив ҳисоблагич олдинги ҳисоблагичлардан ҳисоблаш йўналишини ўзгартира олиши билан фарқланади. Бунинг учун ташқаридан ҳисоблаш йўналишини ўзгартирувчи сигнал берилади. Сигнал ҲАМ, ЕКИ мантиқий элементлар томонидан ҳосил қилинади.

3.9. Аналогли сигналларни рақамли сигналларга ва рақамли сигналларни анологли сигналларга айлантирувчи ўзгартиргичлар

Аналогли сигналларни U_A(t) (t-ўтувчи вақт) сигналларга U_D(k) (k-бутун сон) айлантиришнинг турли усуллари бор. Шулардан энг кўп тарқалган сигнални вақт бўйича дискретлаш ва сатҳи бўйича квантлашдан иборат. .

Дискреталаш–U_A(t) сигнални қисқа муддатли кетма-кет келадиган импульсларга U_A(t) алмаштириш демакдир. Бундай даскретлаштириш амплитудаси импульсни модулятор ёрдамида бажаради. Унинг битта киришига дискретлашувчи аналогли сигнал берилса, бошқасига қисқа муддатли кетма-кет импульслар берилади.
Аналогли сигналларни кетма-кет келувчи импульслар орқали тасвирлашда интервал қанча кичик олинса, аниқлик шунча юқори бўлади. Бироқ бунда рақамли сигналлар кўпи ортиб кетади. Шу сабабли энг қулай ечимни танлаб олиш зарур бўлади. Бу ечим В. А. Котельников теоремаси орқали берилади.
Бу теоремага кўра сигналнинг тенг 1/(2ωю) вақтлар ичидаги саноқ қийматлар маьлум бўлса, ундан спектрда частотаси катта бўлмаган ихтиёрий сигнални тиклаш мумкин:


(3.14)


Дискретлаш даврида сигналнинг саноқ қийматлари турлича бўлади. Сигнал сатҳига мувофиқ равишда квантлаш усули билан сигналнинг саноқ қийматларини рақамли сигналларга айлантириш мумкин.
Кириш кучланиши ўзгарадиган U_mах дан U_min гача бўлган оралиқ 2n интервалга бўлинади.
Интервалнинг кенглиги
(3.15)


квантлаш қадами дейилади. Ҳар бир интервалга п хонали код белгиланади. Одатда бу код иккилик системасида ёзнлган интервал номерига тенг. Сигнал квантланганда ва аксинча рақамли сигнал қайтадан аналогли сигналга айлантирилганда маълум бир бузилишлар ҳосил бўлади. Бу квантлаш шовқини дейилади. Квантлаш шовқинининг эффектив кучланиши:


(3.16)
Сигнални дискретлаш ва квантлаш аналогли сигнални рақамли сигналга айлантирувчн АСРСА орқали амалга оширилади. Аксинча, рақамли сигналдан аналогли сигнални тиклаш, рақамли сигнални аналог сигналга айлантирувчилар (РСАСА) ёрдамида бажарилади.
Аналогли сигналларни рақамли сигналларга айлантирувчи қурилмалар икки қисмдан – амплитудавий импульсли модулятор ва квантловчи қисмлардан иборат.

3.28-расм. Сигналларни компараторлар ёрдамида квантлаш.


Сигналларни квантлаш қуйидаги усулларда амалга оширилиши мумкин. Биринчи усулда квантлашувчи кучланиш 2п-1та компаратор ёрдамида таянч кучланишлари билан солиштирилади (3.28-расм). Таянч кучлашшлари резисторли тақсимлагичлардан олинади. Агар квантланувчи кучланиш п - таянч кучланишидан кичик бўлса, п -компораторнинг чиқишида мантиқий "О" сигнали, агар катта бўлса, "1" сигнали ҳосил бўлади. Сигнал компораторлардан чиқиб, шифраторга берилади ва унда п - хонали параллел кодга айланади. Шу сабабли бу усул параллел схема деб аталади. Бу қурилмаларда битта саноқни ўзгартириш вақти 20 - 100 нс атрофида бўлади.
Иккинчи усул хоналар бўйлаб тенглаштириш деб аталади. Бунга кўра квантланувчи кучланиш U_A(k), n марта кетма-кет, п та таянч кучланиш билан солиштирилади (3.29-расм). Олдин U_A(k) кучланиш катта хонали таянч кучланиши билан солиштирилади:

(3.17)

Агар U_A(k)> U₁₀ ... ₀ ,бўлса, Х_п = 1 деб олинади. Агар U_A(k)< U₁₀ ... о бўлса, Х_п= 0 бўлади. сўнгра U_A(k) кучланиш (n - 1) хонали таянч кучланиши билан солиштирилади.
(3.18)
ва коднинг (n - 1) - хонасининг қиймати аниқланади. Бундан кейинги ҳар бир солиштириш навбатдаги код хонасининг қийматини белгилайди.
Учинчи усул - кетма-кет ҳисоблаш усули деб аталади. Бу усул квант қадами ∆ га тенг бўлган минимал таянч кучланишларини, квантловчи U_A(k) кучланишга тенглашгунча ёки ундан каттароқ қийматларга эришгунга қадар неча марта қўшиб чиқиш кераклигини ҳисоблашга асосланган. Бу усулни ортиб борувчи таянч кучланишли манба ёрдамида амалга ошириш мумкин. Агар 1-тактли интервалда таянч кучланиши U_min+∆i бўлса, U_A(k) > U₀ шарт бажарилганда, 1-соннинг коди рақамли сигнал U_D(кп) нинг кодини беради.



3.29-расм. Хоналар бўйлаб тенглаштириш усули билан
сигналларни квантлаш (РАА-рақмли сигналларни
аналогли сигналларга айлантиргич; МП-микропроцессор).
Бу типга биноан бир нечта схемалар мавжуд (3.29-расм). Юқорида келтирилган схемалар бир-биридан аниқлиги билан фарқ қилади. Параллел схема тез, кетма-кет схема секинроқ ишлайди.
Рақамли сигнални аналог сигналга айлантиргичлар, кўпинча бошқарилувни резнсгорли кучланиш тақсимлагичлар орқали амалга оширилади (3.30-расм).


3.30-расм. Рақамли сигналларни аналогли сигналларга
айлантиргичнинг блок схемаси а) ва б) унинг чиқишидаги
кучланиш ўзгариши.


Бунда рақамли сигнал U_D нинг коди Х_п . . . X₂, X₁ га қараб, турли хил резисторлар уланади. Рақамли сигналнинг коди ўзгариши билан тақсимлагичнинг ўтказиш коэффициенгти ҳам ўзгаради. Ўтказиш коэффициенти ўзгарганлиги туфайли, бу тақсимлагичнинг киришига доимий кучланиш берилсада, чиқиш кучланиши нотекис ўзгаради. Кучланиш тақсимлагичларини улаш ва узиш электрон калитлар орқали амалга оширилади.


3.31-расм. Кучланиш тақсимлагич вазифасини бажарувчи қаршиликлар матрицаси(a) сигналларни бошқарувчи калит
схемаси (б).
Кучланиш тақсимлагичи вазифасини қаршиликлар матрицаси ўтайди. Бундай матрицанинг кўриниши 3.31 а)-расмда келтирилган. Иккилик системасидаги сигналларни бошқарувчи калит схемаси 3.31 б)-расмда кўрсатилган. Рақамли сигнални аналог сигналига айлантиришнинг аниқлик даражаси резисторларнинг тайёрланиш аниқлигига ва уларнинг иш режимида параметрларининг барқарорлигига боғлиқ.

Download 5,83 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham: