Источники вторичного электропитания

Электрическая энергия от производителя к потребителю передается (из экономических соображений) по высоковольтной линии электропередач (10кВ-1000кВ). Высоковольтное напряжение непригодно для непосредственного использования в промышленности по причине электробезопасности. Для получения безопасного напряжения используют понижающие трансформаторы. Для преобразование переменного тока в постоянный используют выпрямители. Их называют источниками вторичного электропитания.

Структура источника переменного тока без изменения формы сигнала (рис. 6.19)

Источники вторичного электропитания - student2.ru

1 – высоковольтное напряжение; 2 – понижающий трансформатор (определенной мощности); 3 – средства коммутации, контроля и защиты; 4 – выходное напряжение

Рис. 6.19 – Структура источника переменного тока без изменения формы сигнала

Структура источника с преобразованием переменного напряжения в постоянный

Структурная схема выпрямителя представлена на рис. 6.20.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

1 – высоковольтное переменное напряжение; 2 – понижающий трансформатор; 3 – выпрямитель; 4 – фильтр; 5 – средства коммутации, контроля и защиты; 6 – постоянное выходное напряжение

Рис. 6.20 – Структура источника с преобразованием переменного напряжения в постоянный

Важнейшей характеристикой источников питания является его выходная (рабочая) характеристика: зависимость выходного напряжения (напряжения на нагрузке) от тока нагрузки Источники вторичного электропитания - student2.ru (рис. 6.21).

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.21 – Выходная характеристика

В рабочем режиме выходное напряжение и ток нагрузки равны номинальным значениям. Они приводятся в техническом паспорте источника.

Вероятные вопросы интернет тестирования по теме 6.5(источники вторичного электропитания):

1.Выходная характеристика источника питания это:

(а) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(б) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(в) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(г) Источники вторичного электропитания - student2.ru

Ответ(г)

Выпрямитель

Выпрямитель – устройство, которое преобразует знакопеременное напряжение в постоянное (напряжение одного знака).

Существуют различные выпрямители: однополупериодные, двух полупериодные, однофазные, трех фазные, управляемые, неуправляемые.

Качество выпрямленного напряжения определяется качеством выпрямителя. Лучшее качество достигается при использовании трех фазного двух полупериодного выпрямителя. Величину выходного напряжения можно изменять при использовании управляемого выпрямителя. В качестве элементов управления используют тиристор. Регулируя степень открытия (часть периода в работе тиристора в проводящем состоянии) можно изменять величину (среднее значение) выпрямленного напряжения.

Электрическая схема неуправляемого однофазного одно- и двух полупериодного выпрямителя представлена на рис. 6.22 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.22 – Электрическая схема неуправляемого однофазного одно- (а) и двух полупериодного (б) выпрямителя

Схема на рис. 6.22 б называется мостовой.

Графики мгновенных значений входных и выходных напряжений однофазного, одно- и двух полупериодного выпрямителя представлены на рис. 6.23 а, б и в соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.23 – Графики мгновенных значений входных (а) и выходных напряжений однофазного, одно(б) и двух полупериодного (в) выпрямителя

Выпрямленное напряжение является пульсирующим. Среднее значение выпрямленного напряжения при однополупериодном выпрямлении рассчитывается по формуле.

Источники вторичного электропитания - student2.ru ;

Источники вторичного электропитания - student2.ru .

При двухполупериодном выпрямлении выходное напряжение удваивается: Источники вторичного электропитания - student2.ru . Коэффициент пульсаций qэто отношение амплитуды первой гармоники выходного напряжения Источники вторичного электропитания - student2.ru к среднему напряжению Источники вторичного электропитания - student2.ru : Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Трехфазные выпрямители дают большее значение среднего выпрямленного напряжения, меньше пульсаций, но стоят дороже и имеют большие габариты.

Для уменьшения пульсаций и увеличения Источники вторичного электропитания - student2.ru используют различные сглаживающие фильтры. (RC, LR, RLC) (рис. 6.24 а, б, в). В них используются свойство реактивных элементов накапливать электромагнитную (индуктивность) или электрическую (емкость) энергию в периоды заряда и отдавать ее в нагрузку в периоды разряда, тем самым сглаживая пульсации напряжения на нагрузке. Отношение коэффициентов пульсаций напряжений до и после использования фильтров называют коэффициентом сглаживания Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.24 – Электрические схемы сглаживающих фильтров- RC(а), LR(б), RLC(в) типа

Графики мгновенных значений выходного напряжения однофазного, двухполупериодного выпрямителя до и после использования фильтра представлены на рис. 6.25 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.25 – Графики мгновенных значений выходного напряжения однофазного двухполупериодного выпрямителя до-(а) и после использования фильтра (б)

Значительно уменьшить коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения можно с помощью стабилизаторов напряжения. Коэффициент пульсации в них может достигать Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Структурная схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на рис. 6.26, на котором приняты обозначения: 1 – регулируемое сопротивление (транзистор); 2 – делитель напряжения; 3 – Источник опорного напряжения; 4 – усилитель обратной связи.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.26 – Структурная схема стабилизатора постоянного напряжения

Выходное напряжение равно:

Источники вторичного электропитания - student2.ru ,

где Источники вторичного электропитания - student2.ru – падение напряжения на транзисторе.

По закону Ома

Источники вторичного электропитания - student2.ru ,

где Источники вторичного электропитания - student2.ru – сопротивление транзистора. Таким образом, если регулировать сопротивление транзистора Источники вторичного электропитания - student2.ru , то можно изменять и выходное напряжение Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Усилитель обратной связи является сумматором. Если напряжение на входе или выходе стабилизатора измениться, то и измениться ток через делитель Источники вторичного электропитания - student2.ru и соответственно измениться падение напряжения на Источники вторичного электропитания - student2.ru . Напряжения на входах 1 и 2 ОУ усилителя станут не одинаковыми и на выходе усилителя появится напряжение соответствующего знака, которое изменяет сопротивление транзистора Источники вторичного электропитания - student2.ru . В результате выходное напряжение изменится, так, что падение напряжение на Источники вторичного электропитания - student2.ru станет равным величине опорного напряжения Е, а выходное напряжение вернется к первоначальному значению. Время реакции схемы на изменения напряжения составляет доли миллисекунд.

Управляемые выпрямители

Упрощенная схема управляемого выпрямителя приведена на рис. 6.27, эпюры напряжений на рис. 6.28 а, б, в соответственно. Регулируемый элемент-тиристор. Устройство управления задает время включения (открытия) тиристора. Выходное напряжение Источники вторичного электропитания - student2.ru зависит от степени открытия тиристора (угла управления Источники вторичного электропитания - student2.ru ) согласно формуле: Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Источники вторичного электропитания - student2.ru
Рис. 6.27 – Упрощенная схема управляемого выпрямителя Рис. 6.28 – Эпюры входных (а), выходных (в) сигналов и сигналов управления (б)

Вероятные вопросы интернет тестирования по теме 6.6 (выпрямители, источники вторичного электропитания) :

1. Выходное напряжение Источники вторичного электропитания - student2.ru однополупериодного выпрямителя определяется по формуле:

(а) Источники вторичного электропитания - student2.ru ; (в) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(б) Источники вторичного электропитания - student2.ru ; (г) Источники вторичного электропитания - student2.ru

2.Выходное напряжение Источники вторичного электропитания - student2.ru управляемого тиристорного выпрямителя зависит от степени открытия тиристора (угла управления Источники вторичного электропитания - student2.ru ) согласно формуле:

(а) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(б) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(в) Источники вторичного электропитания - student2.ru .

(г) Источники вторичного электропитания - student2.ru

Ответ(б)

2. Величина выпрямленного напряжения 2-х полупериодного однофазного выпрямителя равна:

(а) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(б) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(в) Источники вторичного электропитания - student2.ru

(г) Источники вторичного электропитания - student2.ru

Ответ(в)

3. Для сглаживания пульсаций выходного напряжения выпрямителя используются :

(а) сглаживающие R, C, L фильтры;

(б) предварительное сглаживание входного напряжения;

(в) увеличивают число выпрямительных диодов.

(г) используют управляемый однофазный выпрямитель

Ответ(а)

Усилитель

Усилитель – устройство, предназначенное для увеличения значений параметров электрических сигналов за счет энергии включенного источника питания. Различают усилители напряжения, тока и мощности.

Величины Источники вторичного электропитания - student2.ru ; Источники вторичного электропитания - student2.ru ; Источники вторичного электропитания - student2.ru – коэффициенты усиления ( или коэффициенты передачи) по напряжению, току и мощности соответственно.

Свойство усилителя увеличивать амплитуду различных по частоте электрических сигналов передается частотной характеристикой усилителя (ЧХ).

Источники вторичного электропитания - student2.ru ,

где Источники вторичного электропитания - student2.ru коэффициент усиления, f – частота сигнала (Гц).

На рис. 6.29 а, приведена типичная амплитудно-частотная характеристика усилителя электрических сигналов переменного тока при постоянной амплитуде входного сигнала. Величины Источники вторичного электропитания - student2.ru нижняя и верхняя граничные частоты усиления. На частотах Источники вторичного электропитания - student2.ru коэффициент усиления Источники вторичного электропитания - student2.ru равен 0,707.

Разница Источники вторичного электропитания - student2.ru называется полосой пропускания усилителя.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.29 – Частотная (а) и амплитудная (б) характеристики усилителя

Возможны линейный и нелинейный режимы работы усилителя.

Зависимость коэффициента усиления Источники вторичного электропитания - student2.ru от величины входного напряжения Источники вторичного электропитания - student2.ru (рис. 6.29 б) предается амплитудной характеристикой усилителя. Отклонения от линейности приводит к искажению формы сигнала. Это приводит к появлению новых частот в спектре выходного сигнала.

Усилитель может содержать реактивные элементы. В этом случае коэффициент усиления будет комплексным:

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Наличие реактивных элементов (емкостей или индуктивностей) приводит к фазовому сдвигу выходного напряжения по отношению к входному и к потере устойчивости работы усилителя. Схема усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе приведена на рис. 6.30.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.30 – Схема усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

Здесь Источники вторичного электропитания - student2.ru и Источники вторичного электропитания - student2.ru разделительные конденсаторы. Источники вторичного электропитания - student2.ru конденсатор фильтра, b – коэффициент усиления по току транзистора, Источники вторичного электропитания - student2.ru . Сопротивления Источники вторичного электропитания - student2.ru , Источники вторичного электропитания - student2.ru . задают рабочую точку транзистора. Источники вторичного электропитания - student2.ru – сопротивления обратной связи, Источники вторичного электропитания - student2.ru улучшает амплитудную характеристику усилителя уменьшает нелинейные искажения. Сопротивления Источники вторичного электропитания - student2.ru входное сопротивление транзистора.

Операционные усилители

Операционными усилителями (ОУ) называют электронные устройства, выполняющие определенные математические или логические операции(сложение, умножение, дифференцирование, интегрирование, фиксация одновременности событий и так далее).

ОУ является дифференциальным усилителем и имеет два входа и один выход. Один вход называется инвертирующим, второй неинвертирующим. При подаче сигнала на первый вход выходной сигнал изменяет фазу на 180 градусов, при подаче сигнала на второй вход выходное напряжение совпадает по фазе с входным сигналом. Питания ОУ двух полярное. Выходное напряжение может быть как со знаком плюс, так и минус. Условно графическое изображение ОУ дано на рис. 6.31.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.31 – Условно графическое изображение операционного усилителя

Инвертирующий операционный усилитель

Схема инвертирующего операционного усилителя представлена на рис. 6.32 а, эпюры входного и выходного напряжения на рис. 6.32 б.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.32 – Электрическая схема (а) и эпюры входных и выходных сигналов (б) инвертирующего операционного усилителя

Усилитель усиливает входной сигнал в Источники вторичного электропитания - student2.ru раз, при этом фаза выходного сигнала сдвинута относительно фазы входного сигнала на 180 градусов.

Неинвертирующий операционный усилитель

Схема неинвертирующего операционного усилителя представлена на рис. 6.33 а, эпюры входного и выходного напряжения на рис. 6.33 б.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.33 – Электрическая схема (а) и эпюры входных и выходных сигналов (б) неинвертирующего операционного усилителя

Усилитель усиливает входной сигнал в Источники вторичного электропитания - student2.ru раз, при этом фаза выходного совпадает с фазой входного сигнала.

Интегратор на базе операционного усилителя

Схема инвертирующего интегратора на базеоперационного усилителя представлена на рис. 6.34 а. Эпюры входного и выходного напряжения на рис. 6.34 б.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.34 – Электрическая схема инвертирующего интегратора на базеоперационного усилителя(а) и эпюры входного и выходного напряжения (б)

Усилитель производит операцию интегрирования во времени. Выходной сигнал является интегралом от входного сигнала.

Точность интегрирования зависит от соотношения постоянных времени Источники вторичного электропитания - student2.ru и скорости изменения входного сигнала. Чем больше Источники вторичного электропитания - student2.ru тем выше точность.

Дифференцирующее устройство на базе операционного усилителя

Схема дифференцирующего устройства на базе операционного усилителя представлена на рис. 6.35 а. Эпюры входного и выходного напряжения на рис. 6.35 б.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.35 – Электрическая схема дифференцируюшего операционного усилителя (а) и эпюры входного и выходного напряжения (б)

Устройство производит операцию дифференцирования. Выходной сигнал является производной по времени от входного сигнала. Точность интегрирования зависит от соотношения постоянных времени Источники вторичного электропитания - student2.ru и скорости изменения входного сигнала. Чем меньше Источники вторичного электропитания - student2.ru тем выше точность.

Сумматор на базе операционного усилителя

Схема сумматора на базе операционного усилителя представлена на рис. 6.36.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис. 6.36 – Схема сумматора на базе операционного усилителя

Устройство производит операцию суммирования нескольких входных сигналов.

Вероятные вопросы интернет тестирования по теме 6.8 (усилители):

1. Частотная характеристика усилителя это:

(а) Зависимость коэффициента усиления от частоты при постоянном напряжении на входе усилителя Источники вторичного электропитания - student2.ru ;

(б) Зависимость напряжении на выходе усиления от напряжении на входе при постоянной частоты Источники вторичного электропитания - student2.ru ;

(в) Зависимость коэффициента усиления от частоты при напряжении на входе усилителя равным 1 вольт Источники вторичного электропитания - student2.ru ;

(в) Зависимость тока на выходе усиления от напряжении на входе при постоянной частоты Источники вторичного электропитания - student2.ru ;

Ответ(а)

2.На рисунке представлена схема

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) Сумматора на ОУ ;

(б) инвертирующего усилителя на ОУ;

(в) неинвертирующего усилителя на ОУ;

(г) итегрирующего усилителя на ОУ.

Ответ(г)

3.На рисунке представлена схема

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) Сумматора на ОУ ;

(б) инвертирующего усилителя на ОУ;

(в) неинвертирующего усилителя на ОУ;

(г) итегрирующего усилителя на ОУ.

Ответ(б)

1.Коэффициент передачи пот напряжению(усиления) это:

(а) это отношение Uвх/Uвых;

(б) это отношение Uвых/Uвых;

(в) это отношение (Uвх- Uвых) /Uвых;

(г) это отношение (Uвх+ Uвых) /Uвых.

Ответ(б)

5.На рисунке представлена схема

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) Сумматора на ОУ;

(б) инвертирующего усилителя на ОУ;

(в) неинвертирующего усилителя на ОУ;

(г) итегрирующего усилителя на ОУ.

Ответ(в)

6. 5.На рис …. представлена схема

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) Сумматора на ОУ;

(б) инвертирующего усилителя на ОУ;

(в) неинвертирующего усилителя на ОУ;

(г) дифференцирирующего устройства ОУ.

Ответ(г)

7.На рисунке представлена схема

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) дифференцирующего усилителя на ОУ;

(б) инвертирующего усилителя на ОУ;

(в) суммирующего устройства на ОУ;

(г) итегрирующего усилителя на ОУ.

Ответ(в)

6.9 Цифровые сигналы, логические элементы

Информация может представлена в виде непрерывной функцией во времени (аналоговое представление) или прерывистой (дискретное представление). Дискретные сигналы это выбранные в определенные моменты времени значения непрерывных аналоговых сигналов. Интервалы времени выборок значений обычно берут равными (называется тактовая частота). Электрические сигналы можно формировать дискретными по уровню или по времени. Величина уровня дискретности определяется стандартом. В стандарте ТТЛ напряжение от 5 до 4,5 В соответствует логической единице (истина), от 0 до 0,5 В – логическому нулю (ложь). Дискретные сигналы соответствующие определенным стандартам называют цифровыми. Цифровые сигналы обычно представляют в двоичном коде.

Дискретные сигналы обеспечивают работу цифровых(вычислительных) устройств.

Цифровые логические устройства работают на основе Булевой алгебры.

Единица информации – бит.

Одиночный электрический сигнал дискретный по уровню и по времени – бит.

Информация в виде последовательности нескольких битов это – информационное «слово» или байт.

Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые с помощью аналого-цифрогого преобразователя (АЦП), обратное преобразование делают с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

Цифровые сигналы отражают числовые значения физических величин, например напряжения. Наряду с ними в цифровых устройствах действуют сигналы появление которых связано с наступлением или ненаступлением какого-либо события. Наличие или отсутствие этих сигналов связаны выражением типа «если…, то…». Эти сигналы называются логическими. 1 – это логическая «истина», «0» – логическая -ложь.Функции Y определенным образом связывающие несколько логических простых событий Источники вторичного электропитания - student2.ru в сложное событие Y выражаются таблицей истинности (переключений). В основы алгебры лежат три логические функции: И,ИЛИ, НЕ. Любое сложное событие может быть представлено комбинацией этих трех функций.

Логическая функция ИЛИ (логическое сложение (дизьюнкция) Источники вторичного электропитания - student2.ru или Источники вторичного электропитания - student2.ru .Условное обозначение элемента и таблица истинности представлены на рис. 6.37 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.37 – Условное обозначение элемента ИЛИ (а) и таблица истинности (б).

Логическая функция И(логическое умножение (коньюнкция) Источники вторичного электропитания - student2.ruили Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Условное обозначение и таблица истинности представлены на рис. 6.38 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.38 – Условное обозначение элемента И (а) и таблица истинности (б)

Логическая функция НЕ(логическое отрицание (инверсия):Источники вторичного электропитания - student2.ru.

Условное обозначение и таблица истинности представлены на рис. 6.39 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис. 6.39 – Условное обозначение элемента НЕ (а) и таблица истинности (б)

Часто на практике используют инвертированные функции ИЛИ-НЕ, И-НЕ.

Логическая функция ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса): Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Условное обозначение и таблица истинности представлены на рис. 6.40 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru ИЛИ-НЕ

а б

Рис. 6.40 – Условное обозначение элемента ИЛИ –НЕ (а) и таблица истинности (б)

Логическая функция И-НЕ (штрих Шиффера)Источники вторичного электропитания - student2.ru.

Условное обозначение и таблица истинности представлены на рис. 6.41 а, б соответственно.

 
  Источники вторичного электропитания - student2.ru


И-НЕ

а б

Рис. 6.41 – Условное обозначение элемента И-НЕ (а) и таблица истинности (б)

Вероятные вопросы интернет тестирования по теме 6.9 (цифровые сигналы и логические элементы) :

1.Приведенная ниже таблица истинности соответствует логической схеме :

(а) «И»; (б) «НЕ»; (в) «ИЛИ»; (г) «ИЛИ-НЕ»;

Х1 Х2 F

Ответ( в)

2.Приведенная ниже таблица истинности соответствует логической схеме :

(а) «И»; (б) «И-НЕ»; (в) «ИЛИ»; (г) «ИЛИ-НЕ»;

Х1 Х2 F

Ответ( б)

3.Приведенная ниже таблица истинности соответствует логической схеме :

(а) «И»; (б) «НЕ»; (в) «ИЛИ»; (г) «ИЛИ-НЕ»;

Х1 Х2 F

Ответ( a)

3.Приведенная ниже условно-графическое изображение соответствует логической схеме :

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) «ИЛИ »; (б) «НЕ»; (в) «И»; (г) «ИЛИ-НЕ»;

Ответ( в)

4.Приведенная ниже условно-графическое изображение соответствует логической схеме :

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) «НЕ»; (б) «И»; (в) ; «ИЛИ-НЕ»; (г) «ИЛИ »

Ответ( г)

4.Приведенная ниже условно-графическое изображение соответствует логической схеме :

Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) «НЕ»; (б) «И»; (в) «ИЛИ-НЕ» ; (г) «ИЛИ »

Ответ( в)

5.Приведенная ниже условно-графическое изображение соответствует логической схеме :

 
  Источники вторичного электропитания - student2.ru

(а) «НЕ»; (б) )«И-НЕ» ; (в)«И»; (г) «ИЛИ».

Ответ( б)

6.10 Элементная база цифровых устройств:

Триггер – электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями (0 или 1). Состоянием выходов триггера управляют сигналами на входе. Для этого на вход триггера подают импульс напряжения (+5В (1) или 0В (0). Существуют различные триггеры( D, RS, JK ).

Условно графическое изображение и эпюры входных и выходных состояний RS триггера приведены на рис. 45 а, б и в соответственно.

.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

R-сброс, S- установка, Q- выход, Ô -инвертированный выход

Рис.45 – Условно графическое изображение (а) и эпюры входных и выходных состояний RS триггера

J-K триггер (рис. 46, а, б, в).

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис.46– Условно графическое изображение (а) и эпюры входных и выходных состояний JK триггера

R-сброс, S- установка, J,K управляющие входы,Q- выход, Ô -инвертированный выход.

Выходное состояние J-K триггера зависит от состояния пяти входных сигналов. Вход С-вход тактовых-временных сигналов. Триггер принимает команды по другим входам только когда приходит сигнал на вход С.

Применение: индикация состояния, деление частоты.

Счетчики – последовательно или параллельно соединенные триггеры управляемые тактовым сигналом.

Электрическая схема счетчика представлена на рис. 47.

В исходном состоянии все триггеры устанавливаются командой R-сброс на «0». При поступлении команды (1) на вход S первого триггера он изменяет состояние на выходе (1), при приходе второго импульс на первый триггер он установиться в «0», а на выходе второго появиться «1». Выхода триггеров это разряды числа в двоичном коде. Например после третьего импульса выход первого триггер – «1», второго «1», третьего«0». Это код 110 соответствующий числу 3.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис .47 – Электрическая схема счетчика

Назначение: Счетчики числа команд, частотомеры

Регистры

В регистрах данные записывается по тактовому импульсу и сохраняется на выходе до поступления следующей команды.

Электрическая схема регистра, эпюры напряжений и таблица истинности представлена на рис.48 а, б и в соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б в

Рис.48 – Электрическая схема регистра (а), эпюры напряжений (б) и таблица истинности (в)

Назначение: Оперативная память.

Дешифраторы – Сигнал 1 вырабатывается на одном из Источники вторичного электропитания - student2.ru выходов по адресному коду на входе. Условно графическое изображение и таблица истинности представлена на рис.49 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис.49 – Электрическая схема дешифраторы (а), и таблица истинности (б)

Назначение: ЭВМ, автоматика, передача данных в цифровом виде.

Шифраторы

В шифраторе формируется обратная функция:

При подаче сигнала на один из n входов (обязательно на один, не более) на выходе появляется двоичный код номера активного входа.

Назначение: ЭВМ, автоматика, передача данных в цифровом виде.

Мультиплексор

Мультиплексор коммутирует на один выход F один из входов Источники вторичного электропитания - student2.ru , который выбирается (адресуется) двоичным кодом на адресных входах Источники вторичного электропитания - student2.ru .

Условно графическое изображение мультиплексора и таблица истинности представлена на рис.51 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис.51 – Электрическая схема мультиплексора (а), и таблица истинности (б)

Назначение: ЭВМ, автоматика, передача данных в цифровом виде.

Димультиплексор – коммутирует единственный вход V на один из выходов Источники вторичного электропитания - student2.ru , который адресуется двоичным кодом на адресных входах Источники вторичного электропитания - student2.ru , при этом состояние других выходов не изменяется.

Условно графическое изображение мультиплексора и таблица истинности представлена на рис.52 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис.52 – Электрическая схема димультиплексора (а) и таблица истинности (б)

Назначение: ЭВМ, автоматика, передача данных в цифровом виде.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Преобразование напряжения в цифровую форму (код).

Сравнение напряжения на входе с напряжением стандартов на входах параллельное соединенных по входу компараторов. Выход каждого компаратора это – логическая единица информации (0 или 5В) то есть бита. Число компараторов определяет разрядность АЦП. (ADC – Analog Digital Convector).

Условно графическое изображение четырех разрядного АЦП и таблица истинности представлена на рис.53 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис.53 – Условно графическое изображение (а) четырех разрядного АЦП и таблица истинности (б)

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Цифро-аналоговый преобразователь. (DAC – Digital-Analog Convector).

Назначение: Преобразование цифровых кодов в аналоговую величину.

Устройство: Суммирование токов (соответствующих разрядности цифрового числа) на входах с помощью суммирующего ОУ.

Условно графическое изображение четырех разрядного ЦАП и таблица истинности представлена на рис.54 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис.54 – Условно графическое изображение четырех разрядного ЦАП (а) и таблица истинности (б)

Назначение: Преобразование кода в напряжение, автоматика, электрические измерения.

Электронный ключ:

Устройство управления контактами замкнут – разомкнут.

Электронный ключ – это устройство которое обеспечивает проводимость между двумя точками электрической цепи путем изменения сопротивления этого участка цепи. Изменение сопротивления достигается путем воздействия на управляемый элемент (транзистор, тиристор), включенного между этими точками, управляющим электрическим сигналом малой мощности.

Транзистор работает в режиме – закрыт/открыт.

Электрическая схема и эпюры напряжений на входе и выходе электронного ключа представлены на рис 54 а, б соответственно.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

а б

Рис 55 – Электрическая схема (а) и эпюры напряжений на входе и выходе (б) электронного ключа

Если напряжение Источники вторичного электропитания - student2.ru отсутствует, то ключ закрыт- сопротивление перехода коллектор – R~105 Ом. Если подать на базу транзистора управляющее напряжение ( Источники вторичного электропитания - student2.ru , то транзистор откроется, при этом сопротивление перехода коллектор-эмиттер составляет доли Ома (R=~10-1 Ом).

Таблица Таблица истинности

Uвх Uвых

Назначение: Цифровая техника, логические операции, управление состояниями вкл/выкл мощных силовых устройств.

Опто-пара – ключевое устройство для управление выходным сигналом с помощью светового импульса.

Условно графическое изображение диодной опто-пары представлено на рис 56.

Источники вторичного электропитания - student2.ru

Рис.56 – Условно графическое изображение диодной опто-пары

Назначение: Цифровая техника, логические операции, гальваническая развязка различных электронных устройств.

Вероятные вопросы интернет тестирования по теме 6.10 ( элементная база цифровых устройств) :

1. Триггер это устройство:

(а) с двумя неусточивыми состояниями;

(б) с двумя устойчивыми состояниями ;

(в)с одним устойчивым и одним неустойчивым состоянием.

Ответ( б)

2. В триггере вход S означает:

(а) сброс;

(б) установка;

(в) счет;

(г) деление.

Ответ( б)

3. Дешифратор это устройство :

(а) для перекодировки команд;

(б) для записи данных по данному адресу;

(в) в котором сигнал 1 вырабатывается на одном из Источники вторичного электропитания - student2.ru выходов по адресному коду на входе;

(г) ) в котором сигнал 1 вырабатывается на n –ом выходе при сигнале 1 на n-1 входe.

Наши рекомендации