Elektronika2
2008
Teoretické otázky na skúšku
ELEKTRONIKA - E2
1. Jednocestné a dvojcestné usmerňovače
2. Stabilizátory bez regulácie - parametrické
3. Stabilizátory so spojitou reguláciou - spätnoväzobné
4. Stabilizátory s nespojitou reguláciou - impulzné
5. Logické obvody DL, RTL, DTL , princíp činnosti, zapojenie
6. Logické obvody TTL, princíp činnosti, zapojenie
7. Logické obvody MOS, statický a dynamický režim
8. Logické obvody CMOS, princíp činnosti, zapojenie
9. Parametre logických obvodov
10. Charakteristiky logických obvodov
11. Analógové spínače, rozdelenie, princíp činnosti
12. Analógové multiplexory, princíp činnosti
13. Bistabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
14. Monostabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
15. Astabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
16. Základné parametre A/D a D/A prevodníkov
17. Prevodníky D/A, princíp, chyby prevodníka
18. Prevodníky A/D, princíp, metódy prevodu
19. Programovateľné logické súčiastky PLD
20. Programovateľné hradlové polia FPGA
21. Polovodičové pamäte, rozdelenie, parametre
22. Polovodičové pamäte ROM, bloková schéma, činnosť
23. Polovodičové pamäte RAM, bloková schéma, činnosť
24. Štruktúra pamäťovej bunky statickej pamäte
25. Štruktúra pamäťovej bunky dynamickej pamäte
26. Elektromagnetická kompatibilita elektronických systémov
27. Konfigurácia jednozbernicového mikropočítača
28. Architektúra a organizácia mikroprocesora
29. Architektúra jednočípového mikropočítača
30. Inštrukčný cyklus mikropočítača, časovanie
Skúška: Písomná časť 2 príklady, ústna časť 3 otázky
1. Jednocestné a dvojcestné usmerňovače- menia hod vstupnej str. velič na jedosmernú
Jednocetný usmerňovač:
Priníp činnosti: z obrázku
vidno, usmerňovacím
prvkom je dióda D. Touto
diódou tečie prúd iF len
vtedy, keď je na anóde diódy
vyššie napätie ako na jej
katóde, t.j. keď v bode a
pôsobí kladná polvlna
napätia u2. Vtedy je dióda D
otvorená ( je polarizovaná v priamom smere.) V čase, keď je
dióda D otvorená tečie záťažou RZ
U 2 max
usmernený, jednosmerný pulzujúci prúd io, I
F max =
RZ + R f
ktorý vytvára na tejto záťaži jednosmerné
pulzujúce napätie uo.
Dvojcestný usmerňovač s odporovou záťažou.
Ako z obrázku
vidno,
sekundárne
vinutie
sieťového
transformátor
a je rozdelené
na dve
rovnaké časti,
takže na ňom
vznikajú dve
rovnako
veľké
sekundárne
napätia u2 a
u2‘ , ktoré sú navzájom fázovo posunuté o 180° ( je to
dosiahnuté tým, že koniec vinutia ab je spojený so
začiatkom vinutia bc.)
Činnosť obvodu:
Pri kladnej polvlne napätia u2 v bode a prechádza diódou
D1 prúd iF. Súčasne v bode c je záporná polvlna napätia u2’,
čím je dióda D2 uzatvorená ( na jej anóde je zápornejšie
napätie ako na jej katóde.) V druhej polovici periódy T
pôsobí kladná polvlna napätia u2’ v bode c , takže dióda D2
je otvorená a tečie ňou prúd iF’. Pretože v bode a zároveň
pôsobí záporná polvlna napätia u2, je dióda D1 uzavretá.
Diódy D1 a D2 sa teda striedajú v činnosti, výsledkom čoho
je obvodom prechádzajúci pulzujúci prúd, ktorý vytvára na
záťaži RZ zodpovedajúce pulzujúce napätie u0
-ide o vhodne zapojené dva jednocestné usmerňovače, prúd
tečie záťažou počas celej periódy T vstupného napätia u1.
I F max = I l F max =
U 2 max
RZ + R f
2. Stabilizátory bez regulácie - parametrické
Stabilizátory: Úlohou je udržať konštantné výstupné napätie prípadne prúd napájacieho zdroja. Pri
kolísaní vstupného napätia a pri zmenách záťaže a teploty. Stabilizátory väčšinou potláčajú aj šumové
a rušivé napätia. Superponované na jednosmerné výstupné U.
Charakteristické veličiny stabilizátora napätia -rozsah výstupného napätia,-maximálny výstupný
výkon,-stabilita výstupného signálu,-odolnosť proti skratu,-teplotný rozsah,-rozmery.
Výstupné napätie U2 stabilizátora napätia ovplyvňujú:
·
·
·
·
zmeny vstupného napájacieho napätia,
zmeny zaťaženia na výstupe,
zmena teploty,
dlhodobé časové zmeny.
Stabilizátory napätia – rozdeľujeme ich podľa umiestnenia riadiaceho prvku voči záťaži na paralelné
a sériové. U paralelných je riadiaci prvok umiestnený v priečnej vrstve a jeho odpor sa mení závislosti
na stabilizovanom U2. Sériový riadiaci prvok v pozdĺžnej vetve a jeho odpor tiež závisí od U2.
Ro
Rozdelenie podľa spôsobu stailizácie: -1. bez regulácie (parametrické), -2. so spojitou reduláciou
(spätno-väzbové), -3. s regululáciou nespojitou (impulzné)
Stabilizátory bez regulácie: (parametrické):
-Výstupné U možno stabilizovať použitím polovodičového prvku (regulátora), zenerovej diódy.
–K stabilzácii výstupného U využíva nelin priebehy VACH. Na obr. je priebeh Zenerovej diódy.
(*=Δ)
3. Stabilizátory so spojitou reguláciou – spätnoväzobné
Stabilizátory: Úlohou je udržať konštantné výstupné napätie prípadne prúd napájacieho zdroja. Pri
kolísaní vstupného napätia a pri zmenách záťaže a teploty. Stabilizátory väčšinou potláčajú aj šumové
a rušivé napätia. Superponované na jednosmerné výstupné U.
Charakteristické veličiny stabilizátora napätia -rozsah výstupného napätia,-maximálny výstupný
výkon,-stabilita výstupného signálu,-odolnosť proti skratu,-teplotný rozsah,-rozmery.
Výstupné napätie U2 stabilizátora napätia ovplyvňujú:
· zmeny vstupného napájacieho napätia,
· zmeny zaťaženia na výstupe,
· zmena teploty,
· dlhodobé časové zmeny.
Stabilizátory napätia – rozdeľujeme ich podľa umiestnenia riadiaceho prvku voči záťaži na paralelné
a sériové. U paralelných je riadiaci prvok umiestnený v priečnej vrstve a jeho odpor sa mení závislosti
na stabilizovanom U2. Sériový riadiaci prvok v pozdĺžnej vetve a jeho odpor tiež závisí od U2.
Ro
Rozdelenie podľa spôsobu stailizácie: -1. bez regulácie (parametrické), -2. so spojitou reduláciou (spätnoväzbové), -3. s regululáciou nespojitou (impulzné)
St. so spojitou reguláciou
- Princíp spočíva v porovnaní veľkosti výstupného U s Uref zdroja. Výsledná odchýlka sa zosilní
a privádza sa na aktívny eln. obvod realizovaný tranzistorom, ktorý odchýlku výstupného
U minimalizeje. Sú to stabilizátory sa spätnou väzbou.
so spojitou sériovou reg. (Au -zosilnenie)
Stabilizácia s difererenčným zosilňovačom
Výhodou je že nie je ohrozený pozistor v skrate,
naopak pri chode naprázdno je zaťažovaný najviac.
Celá rozdielová energia sa stráca na regulátore.
S paralernou spojitou reguláciou
4. Stabilizátory s nespojitou reguláciou – impulzné
Stabilizátory: Úlohou je udržať konštantné výstupné napätie prípadne prúd napájacieho zdroja. Pri
kolísaní vstupného napätia a pri zmenách záťaže a teploty. Stabilizátory väčšinou potláčajú aj šumové
a rušivé napätia. Superponované na jednosmerné výstupné U.
Charakteristické veličiny stabilizátora napätia -rozsah výstupného napätia,-maximálny výstupný
výkon,-stabilita výstupného signálu,-odolnosť proti skratu,-teplotný rozsah,-rozmery.
Výstupné napätie U2 stabilizátora napätia ovplyvňujú:-zmeny vstupného napájacieho napätia,zmeny zaťaženia na výstupe,-zmena teploty,-dlhodobé časové zmeny.
Stabilizátory napätia – rozdeľujeme ich podľa umiestnenia riadiaceho prvku voči záťaži na paralelné
a sériové. U paralelných je riadiaci prvok umiestnený v priečnej vrstve a jeho odpor sa mení závislosti
na stabilizovanom U2. Sériový riadiaci prvok v pozdĺžnej vetve a jeho odpor tiež závisí od U2.
Ro
Rozdelenie podľa spôsobu stailizácie: -1. bez regulácie (parametrické), -2. so spojitou reduláciou
(spätno-väzbové), -3. s regululáciou nespojitou (impulzné)
Stabilizátory s nespojitou reguláciou:
Odchýlka výstupného U je stabilizovaná regulačným členom (spínač - filter) len v určitých časovo
vymedzených intervaloch.
Napäťový menič transformuje jednosmerné napätie Un na jednosmerné Us dvojstupňovou konverziou
DC -> AC-> DC. Regulačný prvok (tranzistor, tyristor) pracuje ako riadený spínač. Výkonová strata v
zopnutom stave spínača je rádovo menší ako U spojitého regulátorta.
Spínací regulačný člen musí byť naviazaný na filtračný člen, ktorý výrazný akumulačný charakter. Pre
vačšie výstuoné výkony je tvorený C a C.
Zosilnená odchylka AU je privádzaná do impulzného modulátora, ktorý určuje pomer častových
intervalov. Tak, aby sa odchylka výstupného napätia US blížila k nule. Výstupné napätie je nespojito
stabilizované pomocou spätnej väzby, hoci rozdielový zosilnovač pracuje spojite. Dosiahnutie
požadovaných dynamických parametrov je podmienené dostatočne vysokou pracovnou frekvenciou
nespojitého regulátora. Princíp regulácie umožňuje výraznú redukciu výkonovej straty na regulačnom
člene. A tým nárast účinnosti stabilizátora.
5. Logické obvody DL, RTL, DTL , princíp činnosti, zapojenie
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Označenie logic. stavov: logická nula -log. 0....´0´-´L´ (low), logická jednotka –log. 1....´1´-´H´ (higth)
Označenie logických úrovní: ( 0-output, I-input, L-low, H-high)
vst. log 0 ¾
¾® U VST ( 0 ) ¾
¾® U IL
Dvojhodnotová logika 1.Pozitívna: U H
fUL
vst. log 1 ¾
¾® U VST (1) ¾
¾® U IH
2.Negatívna: U L
výst. log 0 ¾
¾® U VÝST ( 0 ) ¾
¾® U OL
Logický zisk:je daný počtom vstupov logických členov, ktoré môžeme
pripojiť na výstup jedného logického člena. Výkonové členy sú riešené
ako členy s otvoreným kolektorom.
výst. log 1 ¾
¾® U VÝST (1) ¾
¾® U OH
fUH
Logické členy: Logickými obvodmi
realizujeme funkcie tzv. Boolovej algebry.
Sú to: Logický súčin AND, Logický súčet
OR, Invertor – člen na realizovanie logickej
negácie logické funkcie - negacia.
Pochopiteľne, že log. obvodmi
nerealizujeme len samostatné spomínané
logické funkcie, ale aj ich najrôznejšie
kombinácie.
Štruktúra logických
obvodov:
DL: diódová logika,
-malý logický zisk,
-nevieme realizovať
negáciu
Logika s priamo viazanými tranzistormi: RTL: odporovo tranzist log.
-stačiaMalé úrovneNaovládanie
-malý stratový výkon
-malá spínacia rýchlosť
-rozptyl vstupných
charakteristýk negácia
pomocou tranzist- pnp
-rezistormi R1 a R2 sa znižuje spínacia rýchlosť a rozptyl.
Činnosť: výstupný signál je privádzaný na bázy cez odpory.
eliminuje sa nepriaznivý rozptyl vstupných char.
tranzistorov. Kedže je obmedzený aj budiaci prúd,
relatívne vzrastie aj logický zisk.
DTL: diódovo tranzistorová logika
D4,D5 –zvyšujú šumovú odolnosť tranzistora
- dokonalé uzavretie tranzistora
(HDTL, HTL, HLL.. )Činnosť: tranzistor ako
aktívny prvok, slúži ako invertor v obvode.
6. Logické obvody TTL, princíp činnosti, zapojenie
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Označenie logic. stavov: logická nula -log. 0....´0´-´L´ (low), logická jednotka –log. 1....´1´-´H´ (higth)
Označenie logických úrovní: ( 0-output, I-input, L-low, H-high)
vst . log 0 ¾
¾® U VST ( 0 ) ¾
¾® U IL
vst . log 1 ¾
¾® U VST (1) ¾
¾® U IH
výst . log 0 ¾
¾® U VÝST ( 0 ) ¾
¾® U OL
Dvojhodnotová logika
1.Pozitívna: U H
fUL
2.Negatívna: U L
fUH
výst . log 1 ¾
¾® U VÝST (1) ¾
¾® U OH
Logické členy: Logickými obvodmi realizujeme
funkcie tzv. Boolovej algebry. Sú to: Logický
súčin AND, Logický súčet OR, Invertor – člen na
realizovanie logickej negácie logické funkcie negacia. Pochopiteľne, že log. obvodmi
nerealizujeme len samostatné spomínané logické
funkcie, ale aj ich najrôznejšie kombinácie.
TTL: tranzistor-tranzistor-logika.
-logický člen s aktívnym vstupom
T2- budiaci, T3,T4- tvoria koncový stupeň (akívny výstup), D-zaisťuje dokonalé uzavretie T3(šumová
odolnosť), R4- obmedzujú odpor výstupného prúdu
Princíp činnosti:
Predpokladajme, že vstupy X1 a X2 sú pripojené
na elektrickú zem. Tranzistor T1 plní funkciu
tranzistora. Prúdom cez rezistor R1 do bázy je
otvorený a prechod C-E má vo vodivom stave.
Tým, že báza tranzistora T2 je pripojená na
kolektor tranzistora T1, je tranzistor T2
uzatvorený. Na emitore tranzistora T2 je nulové
napätie zeme, ktorým je tranzistor T4
uzatvorený ( cez rezistor R3.) Na kolektore
tranzistora T2 sa objaví dostatočne veľké kladné
napätie cez rezistor R2 z napájania, ktorým sa
tranzistor T3 otvorí. Na výstupe dostávame
kladné napätie - log.1. Toto napätie má
hodnotu: Uvýst = Ucc - UR4 - Usat4 - UD = 3,5÷3,7 V
7. Logické obvody MOS, statický a dynamický režim
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Označenie logic. stavov: logická nula -log. 0....´0´-´L´ (low), logická jednotka –log. 1....´1´-´H´ (higth)
Označenie logických úrovní: ( 0-output, I-input, L-low, H-high)
Dvojhodnotová logika
vst . log 0 ¾
¾® U
¾
¾® U
VST ( 0 )
IL
2.Negatívna: U L f U H
1.Pozitívna: U H f U L
Logický zisk:
výst . log 0 ¾
¾® U VÝST ( 0 ) ¾
¾® U OL je daný počtom vstupov logických členov, ktoré môžeme pripojiť
na výstup jedného logického člena. Výkonové členy sú riešené
výst . log 1 ¾
¾® U VÝST (1) ¾
¾® U OH ako členy s otvoreným kolektorom.
Logické členy: Logickými obvodmi realizujeme
funkcie tzv. Boolovej algebry. Sú to: Logický súčin
AND, Logický súčet OR, Invertor – člen na
realizovanie logickej negácie logické funkcie negacia. Pochopiteľne, že log. obvodmi
nerealizujeme len samostatné spomínané logické
funkcie, ale aj ich najrôznejšie kombinácie.
vst . log 1 ¾
¾® U VST (1) ¾
¾® U IH
Integrované logické obvody MOS:
Patria medzi logické obvody realizované technikou TTL. Na rozdiel od obvodov realizovaných
bipolárnymi tranzistormi, kde sa používali okrem tranzistorov aj nastavovacie rezistory, integrované
obvody MOS sú zostavené výlučne z tranzistorov, ktoré plnia funkciu tak aktívnych, ako aj pasívnych
prvkov.
MOS s kanáom:-1. N (NMOS) –otvorený ak je UGS kladné, - 2.P (PMOS) –otvorený ak je UGS záporné.
Prúd ID riadený napätím UGS. Prahové napätia UT: PMOS (–4V), NMOS(+2V), MOS otvorený R(10104Ω), zatvorený (1010-1015 Ω).
NMOS:-statická logika, využíva
´1´ všetky tr. nevodivé
´0´aspoň jeden 1vodivý
´0´- Tr. Sú otvorené
´1´- aspoň jeden nevodivý
PMOS: -dynamická logika. Invertor:
Zaťažovací T2 je
spínaný impulzami TC.
(hodinovými)T1 spínač,
jeho stav je závislý na
hodnote U na vstupe
a tiež na U v bode x.
T1,T3, tvoria sériový
spínač a otvárajú sa
impulzom TC. Ak privedieme TC , T2,T3 sa otvoria
a napätie v x je UDD. Ak na A je – U
T1sa otvára a U v x klesne na 0. Cez otvorený T3 počas
trvania impulzu TC sa prenesie potenciál z bodu x na
kapacitu C. Tá hodnota tam zostane až do impulzu.
8. Logické obvody CMOS, princíp činnosti, zapojenie
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Označenie logic. stavov: logická nula -log. 0....´0´-´L´ (low), logická jednotka –log. 1....´1´-´H´ (higth)
Označenie logických úrovní: ( 0-output, I-input, L-low, H-high)
Dvojhodnotová logika
vst . log 0 ¾
¾® U
¾
¾® U
VST ( 0 )
IL
2.Negatívna: U L f U H
1.Pozitívna: U H f U L
Logický zisk:
výst . log 0 ¾
¾® U VÝST ( 0 ) ¾
¾® U OL je daný počtom vstupov logických členov, ktoré môžeme pripojiť
na výstup jedného logického člena. Výkonové členy sú riešené
výst . log 1 ¾
¾® U VÝST (1) ¾
¾® U OH
ako členy s otvoreným kolektorom.
Logické členy: Logickými obvodmi realizujeme
funkcie tzv. Boolovej algebry. Sú to: Logický súčin
AND, Logický súčet OR, Invertor – člen na
realizovanie logickej negácie logické funkcie negacia. Pochopiteľne, že log. obvodmi
nerealizujeme len samostatné spomínané logické
funkcie, ale aj ich najrôznejšie kombinácie.
vst . log 1 ¾
¾® U VST (1) ¾
¾® U IH
Integrované logické obvody MOS:
Patria medzi logické obvody realizované technikou TTL. Na rozdiel od obvodov realizovaných
bipolárnymi tranzistormi, kde sa používali okrem tranzistorov aj nastavovacie rezistory, integrované
obvody MOS sú zostavené výlučne z tranzistorov, ktoré plnia funkciu tak aktívnych, ako aj pasívnych
prvkov.
MOS s kanáom:-1. N (NMOS) –otvorený ak je UGS kladné, - 2.P (PMOS) –otvorený ak je UGS záporné.
Prúd ID riadený napätím UGS. Prahové napätia UT: PMOS (–4V), NMOS(+2V), MOS otvorený R(10104Ω), zatvorený (1010-1015 Ω).
CMOS: –, označuje technológiu zhotovenia integrovaných obvodov MOS s pármi komplementárnych
tranzistorov MOS ( komplementárnou dvojicou ) s kanálmi P a N
Vlastnosti:
Tieto io obvody
majú dlhšie
spínacie časy
ako TTL, menší
príkon, ten však
závisí od
pracovného
kmitočtu a dobrú
šumovúOdolnos
ť. Ucc= 4÷15V
Vstup 1 -> výstup 0
Vstup 0 -> výstup 1
Y-log1: T1, T2 vodivé
T3,T4 nevodivé , A,B -1
Y-log0: aspoň 1 z T3,T4
vodivý, aspoň 1(A,B)- 1
Vach obohateného typu Tr. MOSFET:
(Uds,Ug)
14.
13.
9. Parametre logických obvodov
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Parametre logických obvodov
Obvody TTL využívajú pri činnosti zakladný princíp zapojenia viac-emitorového tranzistora. Preto sú
aj niektoré parametre rovnako pre viac typov TTL obvodov. Niektoré parametre sa líšia len s ohľadom
na špecifické vlastnosti určitých obvodov.
Medzné hodnoty: Medzné parametre sú definované ako najvyššie hodnoty určitej veličiny, pri ktorých
môže daný obvod pracovať , pričom ešte nedôjde k poruche.
Charakteristické vlastnosti: 1. statické, 2. dynamické.
1.statické: -udávajú sa pre najnepriaznivejšie podmienky z hľadiska napájania, zaťaženia.. –vstupné
U pre úroven ,,H,, , vstupné U pri ,,L,,, výstupné U pre L a H. , vstupné I pre L a H. , odber zo
zdroja L, H., logický zisk, odolnosť voči rušeniu- (šumová imunita).
2.dynamické: -popisujú vlastnosti logických obvodov v dynamickom režime, to znamená, počas
prevádzky pri prenose signálu zo vstupu n avýstup. : -doba oneskorenia tp. (je doba potrebná k prenosu
stavu premennej zo vstupu na výstup log. Obvodu. Výstupný signál nereaguje hned na privedený
vstupný signál. Dochádza k oneskoreniu)
vstup
signál
výstup
signál
10. Charakteristiky logických obvodov
LOGICKÉ OBVODY:
Činnosť : - činnosť log obvodov je založená na pravidlách logiky. Pracujú s výrokmi, ktoré môžu byť
pravdivé (log.1 ) alebo nepravdivé (log.0.) Teda nadobúda dve hodnoty - 0 a 1, pričom sa nemôžu sa
meniť spojite. S polovodičovými prvkami môžeme realizovať ľubovoľne zložité spínacie funkcie vo
všetkých zariadeniach na spracovanie informácií. Napr.: počítačoch, riadiacich obvodoch
priemyselových zariadeniach, telefónných ústredniach ....
Rozdelenie: 1.kombinačné, 2. Sekvenčné: a) synchronné b) asynchronné
Charakteristiky logických obvodov
Vlastnosti log.IO vyplývajú zo základných charekteristík. Najčastejšie sa uvádza prenosová, výstupná
a odberová.
Prenosová (prevodová) obvodu TTL:
Zobrazuje závislosť výstupného napätia Ui od vstupného napätia U0. Táto charakteristika má štyri
výrazné oblasti.* V oblasti a (od 0 - 0,7V pre vstup) sú tranzistory T2 a T3 uzatvorené.
* V oblasti b sa tranzistor T2 začína otvárať, ale tranzistor T3 je ešte stále uzatvorený. Poklesom napätia
na kolektore T2 je mierne privretý aj tranzistor T4.
* V oblasti c sa otvára tranzistor T3 a zatvára tranzistor T4.
* V oblasti d je tranzistor T3 v saturácii a tranzistor T4 úplne zatvorený. -vieme určit L a H úroveň.
Vstupná vharakteristika:
Určuje závislosť vstupného prúdu od veľkosti vstupného
napätia. Záporný prúd znamená, že tento vyteká cez R = 4
kW a prechod B-E tranzistora T1 von do zdroja signálu. Pri
Uvst = 1,4 V je prúd vstupu Ivst = 0 mA. Nad toto napätie Uvst
je prúd Ivst asi 10 mA. Tu je prechod B-E polarizovaný v
závernom smere. Pri Uvst väčšom ako 7 V prúd vstupu prudko
narastá z dôvodu poškodenia priechodu PN medzi E-B
tranzistora T1.
Výstupné charakter.: záv. výst U pri vstupnom prúde
11. Analógové spínače, rozdelenie, princíp činnosti
Analógové spínače:-spínajú analógový signál bez veľkosti a tvaru.
Základné typy spínačov
Spínanie analógových signálov – požiadavky: veľká rýchlosť, presnosť (obtiažnejšie ako spínanie
digitálnych signálov – hlavne pri malom js UaI. Rušivé vplyvy: ofset, drift, termonapätie
Mechanické vplyvy:- priaznivejší odpor v zapnutom a rozopnutom stave, - nižšia spínacia rýchlosť.
Elektrické spínače: -1- vyššia spínacia rýchlosť, spoľahlivosť–- 2-.jednoduchšia obsluha, údržba
Tranzistor FET – analógový spínač –dokonalá izolácia,- nulové ofsetové napätie v zapnutom
stave,- malý ovládací výkon
Tranzistor JFET s kanálom N:
JFET- ak ovládací vstup má úroveň L (0V), T2je v oblasti
nasýtenia, D. je zatvorená pri Ue (-5V ./. +5V) Ugs na T1 je
nezávislé od Ue. T1 je otvorený . – ak cvl. Vstup má úroveň H
(+5V) –T2 zatvorený, D je vodivá, potenciál hradla G j e-15 T1 je
zatvorený.
Tranzistor MOSFET s kanálom N:
Podobne ako JFET . potenciál A- G (gate) sa mení (-20/
+5V). Pri zatvorenom T1 je Ugs v nepriamom prípade -15V.
v priaznovom prípade -25V. Pri otvorenom T1 je Ugs (0/
+10V) najmenej je pri Ue= +5V
Sériový bipolárny spínač
12. Analógové multiplexory, princíp činnosti
Analógové spínače:-spínajú analógový signál bez veľkosti a tvaru.
Základné typy spínačov
Spínanie analógových signálov – požiadavky: veľká rýchlosť, presnosť (obtiažnejšie ako spínanie
digitálnych signálov – hlavne pri malom js UaI. Rušivé vplyvy: ofset, drift, termonapätie
Mechanické vplyvy:- priaznivejší odpor v zapnutom a rozopnutom stave, - nižšia spínacia rýchlosť.
Elektrické spínače: -1- vyššia spínacia rýchlosť, spoľahlivosť–- 2-.jednoduchšia obsluha, údržba
Analógové multiplexory: MX=MPX
Analógové multiprexory anlógové signály privádzané na vstupy pripájajú postupne na jediný
analógový výstup. Funkciou multiplexora možno prirovnať k mechanickému viacpolohovému.
MPX
Poloha prepínača je určená binárnom kóde.
DMPX – demoltiplexor, realizuje opačnú funkciu
Použitím MX-DMX možno redukovať počet prenosových
kanálov, respektíve vedení.
Realizácia so spínačmi CMOS:
13. Bistabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
Preklápacie obvody: 1. Prúdovo riadené, 2. napätovo riadené.
Preklápacie obvody:
1. astabilné preklápacie obvody, ktoré sa
volne preklápajú(nemajúŽiaden stabilný stav )
2. monostabilné preklápacie obvody, ktoré
majú jeden stabilný a jeden nestabilný stav
3. bistabilné preklápacie obvody, ktoré majú
dva stabilné stavy ( nemajú žiaden nestabilný
stav )
Tranzistorové klopné obvody:
Generujú impulzy definovanej dĺžky a ampl,
alebo generujú signály určitej dĺžky
amplitúdy a frekvencie.
Patria do skupiny riadených obvodov. Podľa
charakteru Z1 a Z2- dostávame MONO, BI,
ASTA preklápací charakter.
Bistabilný preklápací obvod zotrváva v jednom z dvoch stabilných stavov počas ľubovoľného
časového intervalu a preklopí sa až po privedení spúšťacieho impulzu. Má dva vstupy a dva výstupy .
IB1 zo zdroja napájania +UCC.
Ide teda o jednosmernú väzbu medzi tranzistormi.
U bistabilného preklápacieho obvodu nie je po
pripojení napájacieho napätia +UCC úplne
jednoznačne dané, ktorý tranzistor sa otvorí ako
prvý a ktorý ostane uzatvorený. My budeme
predpokladať, že po pripojení napájania sa ako
prvý otvorí tranzistor T1 a tranzistor T2 ostane
uzatvorený. Tranzistor T2 je zatvorený preto, lebo
rezistor RB2 je cez otvorený prechod C–E
tranzistora T1 pripojený na elektrickú zem obvodu
a preto je medzi bázou a emitorom tranzistora T2
nulové napätie. Do bázy tranzistora T2 netečie
žiaden budiaci prúd IB2. Naopak, tranzistor T1 je
cez rezistory RK2 a RB1 budený trvalým prúdom
14. Monostabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
Preklápacie obvody: 1. Prúdovo riadené, 2. napätovo riadené.
Preklápacie obvody:
1. astabilné preklápacie obvody, ktoré sa volne preklápajú(nemajúŽiaden
stabilný stav )
2. monostabilné preklápacie obvody, ktoré majú jeden stabilný a jeden
nestabilný stav
3. bistabilné preklápacie obvody, ktoré majú dva stabilné stavy ( nemajú žiaden nestabilný stav )
Tranzistorové klopné obvody:
Generujú impulzy definovanej dĺžkya ampl ,
alebo gener. Signály určitej dĺžky amplytúdy
a frekvencie.
Patria do skupiny riadených obvodov. Podľa
charakteru Z1 a Z2- dostávame MONO, BI,
ASTA preklápací charakter.
Monostabilný preklápací obvod je obvod s jedným stabilným stavom a s jedným nestabilným
stavom. V stabilnom stave môže zotrvať neobmedzene dlhú dobu, v nestabilnom stave len určitú
prechodnú dobu. Táto prechodná doba závisí od vlastností obvodu a označuje sa ako doba kyvu
monostabilného obvodu. Zo stabilného stavu do nestabilného stavu sa obvod dostáva pôsobením
krátkeho vonkajšieho impulzu. Z toho vyplýva, že monostabilný preklápací obvod na rozdiel od
astabilného preklápacieho obvodu má nielen výstupné svorky, ale aj vstupné svorky.
Monostabilný preklápací obvod nie je symetrický
obvod. báza tranzistora T2 je pripojená cez rezistor
RB2 na kolektor tranzistora T1. Monostabilný
preklápací obvod má vstup, na ktorý sa pripája
budiaci zdroj pravouhlého signálu. Z tohoto
pravouhlého signálu sa kondenzátorom CV vytvoria
krátke impulzy, ktorými sa potom monostabilný
preklápací obvod ovláda – spúšťa.
Po pripojení napájacieho napätia +UCC cez rezistor
RB1 tečie prúd IB1 , ktorý spôsobí úplné otvorenie
tranzistora T1, teda UKE1 = 0 V. Cez otvorený
prechod C–E tranzistora T1 sa rezistor RB2 svojou
ľavou svorkou ( podľa schémy ) pripojí na elektrickú zem. Tým je zabezpečené, že medzi bázou
a emitorom tranzistora T2 je nulové napätie, čo má za následok úplné uzatvorenie tranzistora T2 a teda
UKE2 = +UCC. Pokiaľ je tranzistor T2 uzatvorený môže sa kondenzátor C2 nabiť cez rezistor RK2 na
napätie :UC2 = UCC – UBE1 = UCC – 0,6 V
15. Astabilne preklápacie obvody, princíp, zapojenie
Preklápacie obvody: 1. Prúdovo riadené, 2. napätovo riadené.
Preklápacie obvody:
1. astabilné preklápacie obvody, ktoré sa volne preklápajú(nemajúŽiaden
stabilný stav )
2. monostabilné preklápacie obvody, ktoré majú jeden stabilný a jeden nestabilný stav
3. bistabilné preklápacie obvody, ktoré majú dva stabilné stavy ( nemajú žiaden nestabilný stav )
Astabilne preklápacie obvod:
Základným typom je zapojenie s dvoma tranzistormi
rovnakej polarity. V schéme je navyše zapojený spínač S, ktorý sa v reálnom, praktickom zapojení
nepoužíva. V našom obvode je zapojený len z dôvodu zadefinovania si východzích podmienok obvodu
pri sledovaní procesov prebiehajúcich v obvode.
Spínač S je rozopnutý. Po pripojení napájacieho napätia sa tranzistory T1 a T2 otvoria, dostanú sa do
stavu saturácie, pretože sú budené prúdmi IB1 a IB2 cez rezistory RB1 a RB2 zo zdroja napájania +UCC.
Spínač S je zopnutý. V okamihu to spínač S zopneme. Kladná ( + ) svorka kondenzátora C2 sa cez
otvorený prechod C–E tranzistora T2 pripojí na elektrickú zem obvodu. Druhá svorka kondenzátora C2,
t.j. záporná ( – ), je pripojený na bázu tranzistora T1 ( kondenzátor na schéme zakreslený čiarkovane.)
Kondenzátor C2 svojím napätím –UC2 na báze tranzistora T1 pôsobí ako zdroj záporného napätia,
ktorým sa tranzistor T1 okamžite uzavrie. Napätie na jeho kolektore UKE1 narastá na napätie +UCC, no
nie okamžite, ale s určitým časovým oneskorením. Toto časové oneskorenie je dané nabíjaním
kondenzátora C1 cez rezistor RK1.
16. Základné parametre A/D a D/A prevodníkov
Číslicové – analógové, Analógovo - číslicové prevodníky: -číslicové spracovanie signálu,
diskretizácia: spojitý – nespojitý, vzorkovanie signálu - podľa času, kvantovanie signálu - podľa
veľkosti.
x1 x2 ... xmax - diskrétne hodnoty analógového signálu
0000,0001-kódové slovo číslicového signálu
Základné parametre prevodníkov:
-rozlišovacia schopnosť - počet rozlíšiteľných úrovní analógového signálu, n - bitový prevodník 2n
úrovní, m miestny prevodník 10m úrovní, n = 8 .. 256 úrovní, m = 3 .. 1000 úrovní
-rozsah- určení min a max hodnotou analóg . signálu. Ozn. FS.
-krok kvantovania- najmenšia rozlíšiteľná veľkosť Analog. Signálu LSB ... LSB= FS / 2n
- chyba kvantovania- maximálny rozdiel medzi hodnotou analóg. veličiny a hodnotou
zodpovedajúcou kódovému slovu = 0,5 LSB
-rýchlosť prevodu- počet prevodov (krokov za jednotku času , resp. času jedného prevodu)
-presnosť prevodníka rozdiel medzi skutočnou analógovou hodnotou a hodnotou kódového slova.
aditívna chyba – konšt. pre celý rozsah spôsobná posunutím nuly
Multidcikatívna chyba- spôsobná chybou analógového zosilnenia
17. Prevodníky D/A, princíp, chyby prevodníka
DA prevodník: prevádza vstupný číselný signál na výstupný analógový signál
binárne kódové slovo na vstupe :
B = Bn -1 2 n -1 + Bn - 2 2 n - 2 + ... + B1 21 + B0 2 0
- Ak UFS je rozsah prevodníka je výstupné napätie potom:
Bn -1 .2 n -1 + ... + Bo 2 0
mVY
=
U FS
2n
DA prevodník s váhovou rezistorovou sieťou
Uref: - referenčné napätie. B0,B1,B2 bity kódového
slova (0,1).
B
B
B
Iv = Uref .( 2 + 1 + 0 )
R 2 R 4R
nevýhoda:
-
veľké rozpätie hodnôt odporov rezistorovej siete.
Prúd zo zdroja Uref závisí od kombinácie núl
a jednotiek. Rozptyl hodnôt rezistorov (hlavne
nízke bity)
DA prevodník s priečkovou rezstorovov sieťou
Rezistory majú 2 hodnoty (R, 2R). Vnútorný odporov
rezistorovej siete je konštantný. Nezávislý od B0,B1,B2.
výhoda:
Len 2 hodnoty odporov – stabilita presnosti, konštantný
odpor rezistorovej siete – stabilita zdroja Uref
Prevodník AD s dvojitou integráciou
Počas T1 na vstup pripojí analógové napätie
UX, pri zápornom UX sa napätie na integrátore
sa zväčšuje na kladnú polaritu. Po naplnení
čítača interval T1 skončí a náraz napätia U1 sa
zastaví.
Paralelný prevodník
(Paral. prev.) A/D je najrýchlejší – prevod sa
uskutočňuje v jednotke kroku. Ak UX = 0 všetky
komparátory majú na výstupe 0. Ak sa bude UX
zväčšovať, bude sa zväčšovať aj počet komp., ktoré
budú mať na výstupe 1. Nevýhoda je – veľký počet
komparátorov. Kompromisné riešenie – metóda
postupných riešení.
18. Prevodníky A/D, princíp, metódy prevodu
Číslicové – analógové, Analógovo - číslicové prevodníky: -číslicové spracovanie signálu,
diskretizácia: spojitý – nespojitý, vzorkovanie signálu - podľa času, kvantovanie signálu - podľa
veľkosti.
Prevodník A/D s dvojitou integráciou
Počas T1 na vstup pripojí analógové napätie
UX, pri zápornom UX sa napätie na
integrátore sa zväčšuje na kladnú polaritu.
Po naplnení čítača interval T1 skončí a náraz
napätia U1 sa zastaví.
Paralelný prevodník
A/D je najrýchlejší – prevod sa uskutočňuje v jednom
kroku. Ak UX = 0 všetky komparátory majú na výstupe
0. Ak sa bude UX zväčšovať, bude sa zväčšovať aj
počet komp., ktoré budú mať na výstupe 1. Nevýhoda
je – veľký počet komparátorov. Kompromisné riešenie
– metóda postupných riešení.
19. Programovateľné logické súčiastky PLD
Programovateľné logické súčiastky 1.Štrukturálny návrh (ELD – programable, logic, device) 2.
Procedurálny návrh (mikroprocesor)
PLD- pozostáva z logických hradiel, logických obvodov, programovateľné prenosové cesty. Tieto je možné
poprepájať pri programovaní. Typy programovania: EEPROM.
Architektúra programovateľné logické polia (PLA) - programovateľná súčtová matica,, –súčinová
matica,, –štruktúra vhodná na implementáciu kombinačných logických sietí disjunktnom tvare
f (x1 , x 2 ,..., x n ) =
2 n -1
å
N =0
æ » »
» ö
ç
÷
f N ç x1 . x 2 .... x n . ÷
ç
÷
è
øN
Architektúra programovateľné pole logiky(PAL, GAL)
-
programable súčinová matica
programable makro bunka rieši výber funkcií vstupu a výstupu (vstup, výstup, register, výstup
priamy, výstup negovaný, výstup trojstavový...)
štuktúra vhodná na intempletáciu kombinačných aj sekvenčných aj logických sieti disjunktnom
stave
Architektúra: zložite programovateľné logické súčiastky (CPLD)
-
jadro predstavujú polia PAL
programovateľná makrobunka rieši výber funkcii vstupu a výstupu ale ja iné funkcie (logická
kompatilita, globálne signály...)
štruktúra vhodná na intempletáciu komb. aj sekv. log. sietí často doplnená o optimalizované
štandardné štruktúry (dekóder)
20. Programovateľné hradlové polia FPGA
Osobitnou skupinou PLD súčiastok sú hradlové polia. FPG je oveľa flexibilnejšia oproti
predchádzajúcim obvodom PLD. Čip FPGA pozostáva z obvodov pre vstupno/výstupné, logické a
prepojovacie funkcie. Polo možno charakterizovať, ako flexibilnú štruktúru s kombinačnými,
registrovými a vstupnom/výstupnými schopnosťami. Distribúcia signálu pokrýva celý čip. Vnútorné
zbernice možno ovládať aj trojstavovo. Vstupná úroveň sa dá nadstaviť na TTL alebo CMOS.
Architektúra: pole programovateľných logických útvarov (FPGA)
-
čip FPGA položený z konfiguračnej a funkčnej vrstvy.
jadro funk. vrstvy predstavujú konfigurovateľné logické bloky, vstupné – výstupné bloky,
matice prepojení.
programovateľná konfiguračná vrstva vytvára požadovanú štruktúru hornej vrstvy.
štruktúra vhodná na intempletáciu zložitých kombinačných aj sekv. log. sietí.
21. Polovodičové pamäte, rozdelenie, parametre
Polovodičová pamäť je integrovaný obvod alebo zostava integrovaných obvodov schopná prijať,
uchovať a vydať informáciu zakódovanú v tvare dvojkových čísel. Tieto obvody sa používajú
predovšetkým v počítačových a mikroprocesorových systémoch.
Ich základné parametre sú :
·
kapacita - určuje maximálny objem informácií ( počítaný v bit alebo byte ), aký môže byť
súčasne uchovaný v danej pamäti ( dohodnutá jednotka 1 kbit = 210 = 1024 bitov )
·
rýchlosť činnosti - určená obyčajne prístupovým časom a časom cyklu. Prístupový čas je
časový úsek od privedenia signálov na vstupy adries po okamih objavenia sa dát na výstupoch.
Čas cyklu je najmenší časový úsek medzi dvoma postupnými odbermi informácií na
adresových vstupoch.
·
odoberaný výkon - udaný obyčajne na 1 bit uchovávanej informácie.
Pri porovnávaní pamätí sa udávajú aj nemenej dôležité parametre napr. cena pamäte a spoľahlivosť.
Dôležitá je aj organizácia pamäte, t.j. dĺžka slova ( počet bitov ), ktorá môže byť súčasne odvedená z
pamäte cez jej výstupy. Napr. pamäť s kapacitou ( 4 × 1024 ) bitov obsahuje 4096 bitov,
zorganizovaných v tvare 1024 štvorbitových slov.
Základná črta, pomocou ktorej môžeme klasifikovať polovodičovú pamäť, je spôsob prístupu k
informácii uchovávanej v pamäti. Poznáme dve skupiny polovodičových pamätí :1. so sériovým
prístupom 2.s voľným prístupom ( maticové )
Pamäte so sériovým prístupom sú posuvné registre - bipolárne a unipolárne a predovšetkým registre
zostavené zo súčiastok s nábojovou väzbou ( CCD = Charge Coupled Devices ).
Prístupový čas v pamätiach s voľným prístupom nezávisí od adresy pamäťovej bunky, čiže od jej
miesta v matici. Tieto maticové pamäte rozdeľujeme na:
–pamäť so záznamom aj snímaním RWM ( Read-Write Memory ), označované tiež RAM - umožňuje
čítanie aj zápis, pre svoju činnosť, t.j. zapamätanie si, potrebuje vždy napájacie napätie
–-permanentné pamäteROM ( Read Only Memory ) - sú určené prevažne iba na čítanie, pre svoju činnosť
nevyžaduje zdroj energie
Delenie: Polovodičové pamäte je možné rozdeliť z viacerých hľadísk, ktoré rešpektujú
ich vlastnosti a použitie. V zásade je možné pamäte rozdeliť podľa:
druhu technológie výroby:
bipolárne,
unipolárne,
spôsobu prevádzky:
statické,
dynamické,
spôsobu záznamu a čítania dát:
s meniteľným obsahom dát- RWM,
so stálym obsahom dát- ROM,
spôsobu prístupu k zaznamenaným dátam:
s ľubovoľným prístupom- RAM,
so sériovým prístupom- FIFO, LIFO,
so špeciálnym prístupom- CAM.
22. Polovodičové pamäte ROM, bloková schéma, činnosť
Pamäť ROM (Read Only Memory, t.j. len možnosť čítania) slúži na uchovávanie programov a dát,
ktoré počas prevádzky počítača netreba meniť. Informácia sa zachováva aj po odpojení napájacieho
zdroja. Podľa spôsobu zápisu dát a vymazania rozdeľujeme pamäte ROM:
-MPROM, - PROM, - PROM,- EEPROM ( EAPROM ) ,-FLASH
Maskovo-programovateľné ROM
Programuje sa maskami priamo vo výrobe a informácie v nej zaznamenané sa už nemôžu meniť.
Dátová maska sa v ROM vytvorí nanesením hrubej vrstvy kysličníka, ktorý sa vyleptá na miestach
hradiel prístupových tranzistorov. Na túto vrstvu kysličníka sa nanesie kovová vrstva ( prepojovacie
cesty.) Tie tranzistory, ktoré majú kysličníkovú vrstvu zredukovanú na tenkú vrstvu, ako si to vyžaduje
funkčný tranzistor, sú odblokované, ostatné prístupové tranzistory sú zablokované.
Nevýhoda: - pre každý súbor dát treba vyhotoviť osobitnú masku, čo sa vyplatí iba pri veľkej sérii.
Bloková schéma:
Štruktúra pamäti ROM
Pamäti ROM sa vyznačujú stálym nemeniteľným obsahom údajov. Informácie možno len vyčítať.
Každá pamäť ROM sa skladá z vlastnej pamäťovej matice, dekóderu adries a s výstupných obvodov.
A0 až AK sú adresové vstupy, Y1 až Y3 sú výstupy. Vstup CS je blokovanie alebo výber puzdra.
Adresa sa privádza v tvare k-bitového slova na adresné vstupy A0 až AK. Dekóder privádza adresu z
binárneho kódu na kód 1zm. Výstupné obvody upravujú signál na požadovanú úroveň.
23. Polovodičové pamäte RAM, bloková schéma, činnosť
Pamäte RAM rozdeľujeme ako už bolo povedané na pamäte - statické a - dynamické
Štruktúra pamätí RAM
Polovodičové pamäte RAM s ľubovoľným prístupom, nedeštruktívnym čítaním, konštantnou
vybavovacou dobou sú energeticky závislé. Bipolárne polovodičové pamäte môže byť len statické,
unipolárne môže byť v prevedení ako statické. Základ tvorí pamäťová matica, ktorej pamäťové bunky
sú adresované. Znamená, že je aktivovaný vždy jeden z m riadkov a z jeden z m stĺpcov, pomocou
dekodérov adries riadkov a stĺpcov. Vstupné dáta D1 a výstupné dáta DO sa privádzajú cez
vstupno/výstupné zosilňovače, ktoré oddeľujú periférne obvody od matice. Signál CS dáva povel k
uvoľneniu, resp. výberu čipu, teda k aktivizácií obvodu. Signál R/W rozhoduje o stave režimu čítania a
zápisu pamäti.
24. Statické a dynamické pamäte, princíp, pamäťová bunka
Statická pamäť RAM
Jedna z možných štruktúr statickej bunky
pamäte RAM realizovanej technológiou
NMOS je na obr.6.
Statická bunka NMOS RAM je tvorená
párom krížovo prepojených invertorov a
ďalšími dvoma NMOS tranzistormi
použitými na prístup k bunke na účely
zápisu dátového bitu alebo vyčítanie tohto
pamätaného bitu, to zabezpečujú prístupové
tranzistory. Obidva prístupové tranzistory
pracujú obojsmerne a smer prenosu dát je
vybratý trojstavovým ovládaním
zapisovacieho zosilňovača.
25. Štruktúra jednozbernicového mikropočítača
RJ - riadiaca jednotka koordinuje činnosť modulov zoskupených okolo vnútornej zbernice. HLJ - aritmeticko
logická jednotka - vykonala v počítači aritmetické a logické operácie uskladňuje medzi výsledky pri operačných
a pracovných registrov, zaznamenáva stav charakterizujúci výsledky operácií.
CP - centrálny procesor je model počítača v ktorom sa fyzicky nachádza riadiaca jednotka spolu s ALJ.
OP - operačná pamäť, uschováva program mikropočítača a údaje
PV/V - paralelný vstup alebo výstup sprostredkováva prenos údajov medzi prídavným zariadením PZ a CP.
SV/V - sériový vstup výstup. Sprostredkováva prenos údajov medzi PZ a CP.
DMA - priamy prístup od pamäti.
BUS - systémová zbernica je skupina vodičov, ktorá jednotným spôsobom spája časti mikropočítača.
Číslicový integrovaný obvod, ktorý na jednom čipe obsahuje najmenej RJ ALJ sa nazýva mikroprocesor.
26. Bloková schéma mikroprocesora
27. Inštrukčný súbor mikroprocesora, druhy inštrukcií
Architektúra jedno čipového mikropočítača
Charakteristika jedno čipového mikropočítača SOSY
Základná charakteristika a funkčné bloky:
1. Arit. log. jednotka ALU prevádza operácie s – bitovými číslami (operanbami)
2. Vnútorná pamäť programu ROM mikropočítača je v rozsahu 0000 až OFFF (kapacita 4 KB)
3. Vnútorná pamäť RAM mikropočítača je v rozsahu 0000 až 007F (kapacita 128 B), ..... pamäťový priestor
0080 až 00FF (kapacita 128 B) sa používa na umiestnenie .... funkcií SFR
4. mikroprocesor môže obsahovať vonkajšiu ROM v rozsahu 0000 až FFFF (kapacita až 64 KB) a tiež RAM
v rozsahu 0000 až FFFF (kapacita 64 KB)
5. Mikropočítač má 4 8-bitové brány (fort 0 až port 3), ktoré sa dajú využiť obojsmerne. Každú bránu možno
obsadiť nezávisle.
6. Mikropočítač obsahuje dva časovače (TIMER).
7. Program uPC je možné prerušiť z ....... prerušenia
8. Na sériové prenos údajov slúži duplexná sériová brána.
9. Mikroprocesor dokáže realizovať aj jednobitové logické operácie
10. Abumulátor ACC (8-bitový Register) je napojený ALU cez vyrovnávací register TMPY. Slúži na ...
hodnoty jedného ... a spravidla aj na ukladanie výsledku aritmetickej alebo logickej operácie.
11. Degister B sa USE hlavne pri aritmetických operáciách násobenia a delenia.
12. Ukazovateľ zásobníkovej pamäti SP (... POINTER) jeho obsah sa ... zvýši 0 1 (inkrementuje) potom sa
ukladajú dáta do zásobníkovej pamäti (vyhradená časť pamäti RAM) pri vyberaní dát sa obsah SP zníži 0 1
(......)
13. Brány PORT 0 až PORT 3 majú .... ovládame vstupu alebo výstupu programom. K nim sa pripájajú
prídavné zariadenia.
14. Programové počítadlo PC (PROGRAM COUNTER) je 16-bitový čítač, ktorý generuje adresu nasledujúcej
inštrukcie.
CY
AC
FO
RSO
RS1
OV
P
Príznak parity
Príznak pretečenia
Výber banky registrov
Príznak pre používateľa
Príznak pomocného prenosu
Príznak prenosu
Príznak stavového registra mikroprocesora SOSY
Signál RST spôsobí počiatočné nastavenie (RESET) uPC
Pamäťový Priestor uPC SOSY
Mikropočítač .... SO SY má tri základné pamäťové priestory:
- vnútorný priestor pamäti programu ROM, 0000- OFFF (8 kapacitou 4 KB), alebo vonkajší priestor
pamäti programu ROM, 0000- FFFF (s kapacitou 64 KB)
- vnútorný priestor pamäti dát RAM 0000 – 00EF (s kapacitou 64 BIT)
Adresný priestor ROM má kapacitu 64 KB a je variabilný:
- ak je vstupný vývod mikroprocesora EAnon = 1 mikroprocesor vykonáva program podľa vnútornej
pamäti programu ROM v intervale 0000 - 0FFF.
- ak je .....mikroprocesor vykonáva program ... adresy 1000 – FFFF, už z vonkajšej ROM.
- ak je EAnon = 0 vyberá mikroprocesor inštrukcie z vonkajšej pamäti ROM v intervale 0000 – FFFF
Adresný priestor RAM sa skladá z vnútorného a vonkajšieho priestoru. Vnútorná pamäť obsahuje dve časti.
Špeciálne ..... registre a vnútornej RAM pamäť
V spodnej časti RAM sa nachádzajú 4 banky .... registrov. Každá banka obsahuje súbor 8 pracovných registrov
RO – RA. Výber banky registrov sa určí programovo nastavením bitov RSO – RSU z RES.
28. Inštrukčný cyklus mikroprocesora, časovanie
Časové a stavové diagamy mikropočítača 8054
-
Inštrukčný cyklus je čas potrebný na vykonanie určitej operácie z množiny inštrukcií
mikroprocesora.
Inštrukčný cyklus obsahuje jeden alebo viac strojových cyklov M.
Strojový cyklus mikropočítača M má G Stavov S označených S1 – S6 (12 periód oscicátora)
Každý stav sa rozkladá na dve fázy a označene P1, P2
Fáza (takt) trvá jednu periódu oscicátora - signál OSC.
Časovanie mikropočítača sa odvíja od taktov oscicátora a časový priebeh vykonávania inštrukcií
je znázornený.
Pre inštrukcie, ktoré spolupracujú s dátami vonkajšej pamäti je treba vymedziť potrebný čas na presun
dát pretože v tomto čase sa výber z programovej pamäti nedá uskutočniť.
Väčšina inštrukcií mikropočítača sa vykoná v intervale jedného strojového syklu resp. dvoch
strojových cyklov.
Výnimku tvoria náročnejšie operácie napr. násobenie, delenie potrebné na vykonávanie operácie 4.
strojové cykly.
29. Spoľahlivosť elektronických súčiastok a obvodov
Ekonomické aspekty spoľahlivosti mnohý autori uvádzajú nasledujúci súvislosť medzi nadobúdacími,
prevádzkovými, celospoločenskými nákladmy a spoľahlivosťou. Žiaľ čo náklady na elektronický
systém s rastajúsou spoľahlivosťou vzrastajú a výroba spoľahlivejšieho systému vyžaduje
spoľahlivejšie a teda drahšie súčiastky. Prevádzkové náklady klesajú zvyšujúcou sa spoľahlivosťou.
Veľmi dôležitým pojmom sú náklady na životný cyklus systému z hľadiska LCC . Z hľadiska užívateľa
sú práve najdôležitejšie. Pre užívateľa je neekonomický nákup lacného výrobku ak v opravách zaplatí
neúnosné náklady na prevádzku schopnosť.
30. Elektromagnetická kompatibilita, zdroje rušenia a väzby
Pod pojmom elektromagnetická kompatibilita rozumieme schopnosť súčasnej správnej funkcie
elektrických biologických zariadení, alebo systémov, ktoré sú v spoločnom elektromagnetickom
prostredí bez závažného ovplyvňovania ich normálnych funkcii. Jednotlivé zariadenia a systémy musia
byť:
-odolné voči pôsobeniam ostatných systémov a nesmú svojou činnosťou nepriaznivo ovplyvňovať iné
zariadenia. Kompatibilita sa po bezpečnosti stáva najdôležitejšou vlastnosťou elektrických a
elektronických zariadení.
Download

Teoria na ústnu skúšku z elektroniky 2