Функциональные узлы

 

1. Регистры являются основными элементами оперативной памяти и вспомогательных операций над двоичными числами. Основным элементом регистра является триггер. Используются два основных типа регистров: параллельный и сдвиговый. Алгоритм работы параллельного регистра строится на следующих трех шагах:

1. Сброс регистра (обнуление всех ячеек памяти).

2. Запись информации в регистр.

3. Считывание информации из регистра.

Основа — память на RS-триггерах и две линейки управления.

Вход «1» — разрешение записи.

Вход «2» осуществляет обнуление памяти.

Вход «3» — разрешение считывания информации, записанной в памяти.

Существуют регистры, у которых при подаче определенной команды содержимое может меняться на противоположное. Такие регистры называются регистрами с обращением. Основу таких регистров составляют комбинированные триггеры, где комбинируются свойства RS и JK триггеров.

Последовательный регистр строится на D-триггерах.

Информация задерживается на 1 такт.

 

2. Счетчики импульсов позволяют записывать число импульсов, поступающих на их вход в двоичном коде.

Основу счетчиков составляют JK-триггеры.

Поскольку в основу JK-триггера входит RS-триггер, то предусмотрен дополнительный вход, позволяющий «обнулять» RS-триггеры.

Поскольку каждый разряд счетчика делит число импульсов на два, то за счет организации функциональных связей между триггерами можно обеспечить деление числа импульсов, приходящих на вход, не только на число, кратное двум, но и на нечетные числа.

 

3. Дешифратор.

Дешифраторы предназначены для преобразования кода, поступающего на его вход, в одноразрядный позиционный код. Простейший пример — кодовый замок.

4. Мультиплексор служит для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный двоичный код.

 

Мультиплексор является программно управляемым. Очередность появления входных логических уровней на выходе определяется кодовой комбинацией на входах 1 и 2.

 

5. Демультиплексор осуществляет обратную процедуру: преобразование последовательного кода в параллельный двоичный код.

6. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

АЦП служит для преобразования различных аналоговых величин в их цифровой эквивалент, выраженный двоичным кодом. В большинстве случаев физическими величинами, подаваемыми на вход АЦП, являются ток, напряжение или частота следования электрических импульсов. Для ввода в компьютер любые физические величины должны быть преобразованы в эти параметры.

ЦАП служат для преобразования двоичного кода в его аналоговый эквивалент.

 

Основные параметры АЦП:

Уровень дискретизации — разница между двумя близлежащими на шкале значениями физической величины, которые АЦП может различать как самостоятельные. Уровень дискретизации численно равен аналоговому эквиваленту младшего разряда АЦП.

Быстродействие — время между подключением аналогового сигнала на вход АЦП и получением цифрового эквивалента на выходе.

Точность преобразования.

Стоимость.

 

Основные элементы АЦП:

Компаратор — элементарное устройство, имеющее два аналоговых входа и один цифровой выход.

При U₁ < U₂ U_вых = 0

При U₁ ≥ U₂ U_вых = 1

 

Основные способы построения АЦП:

АЦП последовательного счета.

По команде «Пуск» включается генератор импульсов (ГИ), с выхода которого импульсы поступают на счетчик. Число импульсов поступает на ЦАП и ВР. Как только напряжение на выходе ЦАП станет равным U_x, на выходе компаратора появляется единица, закрывающая счетчик.

Аналоговая информация отличается от дискретных сигналов тем, что аналоговые постоянно изменяются во времени, являясь аналогами тех процессов, которые они отражают.

АЦП параллельного считывания.

Самый быстродействующий преобразователь из известных.

ПК — преобразователь кода.

ВР — выходной регистр.

ИОН — источник образцовых напряжений.

На выходе источника образцовых напряжений — n напряжений, отличающихся друг от друга частотой дискретизации.

Код, поступающий на ПК, называется позиционным. ПК преобразует позиционный код в двоичный код.

Позиционный код	Двоичный код
Младший разряд	Старший разряд	Младший разряд	Старший разряд
0 0 0	0 0 0
1 0 0	1 0 0
1 1 0	0 1 0
1 1 1	1 1 0

ВР — тип промежуточной памяти, хранящий информацию до ее считывания.

АЦП поразрядного уравновешивания.

АЦП с двойным интегрированием.

(Преобразовывается в последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна этому напряжению, далее эта длительность записывается в двоичном коде.)