3-ma’ruza mavzu: Raqamli qurilmalar Reja: Raqamli qurilmalarning vazifalari

3-MA’RUZA

Mavzu: Raqamli qurilmalar

Reja:

1. Raqamli qurilmalarning vazifalari.

2. Raqamli integral sxemalarning asosiy xarakteristikalari va ko‘rsatgichlari.

3. Trigger turlari va tadbiqi.
Tayanch iboralar: raqamli qurilma, statik xarakteristikalar, dinamik xarakteristikalar, analog-raqam va raqam-analog o‘zgartirish, trigger.
1. Raqamli qurilmalarning vazifalari.

Har qanday raqamli qurilmalarning eng oddiydan eng murakkablarigacha har doim bir xil tamoyilda ish olib boradi (5.1-chizma). U kirish signalini qabul qiladi, ularga ishlov berishni bajaradi, uzatadi, saqlaydi va chiqish signallarini hosil qiladi. Shu bilan bir qatorda, kirishdagi signalning har qanday о‘zgarishi chiqishdagi signalni darxol va albatta о‘zgarishiga olib kelishi shart emas. Qurilmaning bunga javoban eʻtibori juda murakkab bо‘lishi mumkin, vaqt bо‘yicha qoldirilgan, payqab bо‘lmaydigan, lekin mohiyati bu bilan о‘zgarib qolmaydi. Misol tariqasida keltirilgan sxemada kirish signali sifatida boshqa raqamli qurilmalarning chiqishlari, о‘chirib yoquvchi moslama yoki fizik kattaliklar datchigi bо‘lishi mumkin. Aytgandek, oxirgi xolda, odatda datchikdan olinadigan uzluksiz (analog) signalni analog-raqam о‘zgartiruvchi qurilma (ARО‘Q) yordamida (5.2-chizma) raqamli kod oqimiga о‘zgartirish kerak bо‘ladi. Masalan, shaxsiy kompyuter bо‘lgan holda kirish signali bо‘lib klaviaturadan, sichqonchaning siljishi datchigidan, mikrofondan (havo bosimi, yani tovush, analogli elektor signaliga о‘zgartiriladi sо‘ng raqamli kodga о‘zgartiriladi), mahalliy tarmoq kabellaridan va hokazo beriladigan signallar bо‘lishi mumkin.

Raqamli qurilmalarining chiqish signallari boshqa raqamli qurilma kirishiga, ekranda aks ettirish uchun indikatorlarga berilishi va shuningdek fizik kattaliklarni hosil qilish uchun mо‘ljallangan bо‘lishi mumkin. Oxirgi holda raqamli qurilmadan kelayotgan kod oqimlarini raqam-analog о‘zgartiruvchi qurilma (ARО‘Q) yordamida uzluksiz (analogli) signallarga (5.2-chizma) va fizik kattaliklarga о‘zgartirish kerak bо‘ladi. Masalan, kompyuter bо‘lgan holda chiqish signali bо‘lib, kompyuter tomonidan printerga beriladigan signal, videomonitorga beriladigan signallar, tovush karnagida (kolonkadan) hosil qilinadigan tovushlar (kompyuterdagi kod oqimi analogli elektor signaliga о‘zgartiriladi, sо‘ng uni havoning bosimiga о‘zgartiriladi – tovushga ). Bitta raqamli qurilma bir nechta ancha oddiy raqamli qurilmadan tashkil topishi mumkin. Kо‘pincha bu tashkil etuvchi elementlarni bloklar, modullar, uzellar va qismlar deb ataydilar. Agarda bir necha murakkab raqamli qurilmalar birlashtirilsa, u holda raqamli tizimlar, tо‘plamlar haqida gap ketishi mumkin. Biz asosan “qurilma” atamasini ishlatamiz, u oraliq holatni egallaydi.

5.1-chizma. Raqamli qurilmani ulanishi.

5.2-chizma. Analog-raqam va raqam- analog о‘zgartirish.

Kirish va chiqish signallari о‘rtasidagi bog‘liqlik qattiq, о‘zgarmas yoki о‘zgaruvchi moslashuvchan (yani dasturiy) bо‘lishi mumkin. Yaʻni raqamli qurilmalar qattiq bir marotaba butunlayga о‘rnatiladigan algoritm bо‘yicha yoki dasturlanuvchi algoritm bо‘yicha ishlashi mumkun. Odatda, bunda bitta juda oddiy tamoyil bajariladi: kirish va chiqish signallari bog‘lanishini qancha kо‘p о‘zgartirish uchun imkoniyat bо‘lsa, ishlash algoritmini о‘zgartirish imkoniyati qancha kо‘p bо‘lsa, raqamli qurilma shuncha sekin ishlaydi. Bu holda gap, albatta, erishish mumkin bо‘lgan tezlik haqida bormoqda.

Boshqacha qilib aytganda, ishlashi qattiq mantiqda bajarilgan oddiy qurilmalar har doim dasturlanuvchi, moslashuvchi murakkab algoritmli qurilmalardan tez ishlaydigan qilib bajarilishi mumkun. Qattiq mantiq shuningdek oddiy funksiyalarni joriy etilishi uchun apparatlarni kam sarflanishini ta’minlaydi. Lekin dasturlanuvchi, intellektual qurilmalar murakkab ishlov berish zarur bо‘lgan hollarda ancha yuqori moslashuvchanlikni va moliyaviy kam xarajatni ta’minlaydi. Oddiy funksiyalarni joriy etilishi uchun ular kо‘pincha resurslarini ortiqchaligi yuqori va murakkablik qiladilar. Bu ikki raqamli qurulma turlaridan birini tanlashda, hal qilinishi kerak bо‘lgan aniq masalaning murakkablik darajasiga etibor berish kerak va unga bog‘liq bо‘ladi.

Kо‘pchilik masalalar faqat apparat usulida yechilishi mumkin (“qattiq mantiq” li qurilmalar yordamida) va shuningdek dasturiy – apparat usulda (dasturlanuvchi qurilmalar yordamida). Bunday hollarda qurilmaning qaysi kо‘rsatgichlari eng muxumligiga etibor berish kerak bо‘ladi: ishlash tezligi, narxi, moslashuvchanligi, loyihalashtirishning murakkablik darajasiga va hokazo. Shundan kelib chiqqan holda u yoki bu yechimni qabul qilish kerak, lekin baribir dasturiy ta’minot bilan apparat qismi о‘rtasida vazifalarni qayta taqsimlanadi.

Ushbu kitobda asosiy etiborni qattiq mantiqli qurilmalarga va ularni tashkil etuvchilariga qaratiladi. Biroq ularni ishlash tamoyillarini bilish va ularni loyihalashtirish jarayonini о‘rganish, dasturlanuvchi hamda intellektual qurilmalarni yaratishda katta yordam kо‘satishi mumkin.

2 Raqamli integral sxemalarning asosiy xarakteristikalari va kо‘rsatgichlari

Raqamli integral sxemalarning (RIS) ishga layoqatligini aniqlovchi kо‘p sonli turli xarakteristikalari mavjud va ularni ma’lum usullarda hisoblanadi yoki о‘lchanadi. RIS xarakteristikalari statik va dinamikka bо‘linadi. Keltirilgan xarakteristika bо‘yicha RIS statik va dinamikka kо‘rsatgichlari aniqlanadi.

Statik xarakteristika va kо‘rsatgichlar. Asosiy statik xarakteristikalarga quiydagilar kiradi: kirish, о‘tish va chiqish. 5.3-chizmada RIS asosiy statistik xarakteristikalarini olish uchun sxema keltirilgan.

RIS kirish xarakteristikasi – kirish tokini kirish kuchlanishiga bog‘liqligi, yani ().

Bu xarakteristika RIS kirishlaridan biri uchun о‘lchanadi, qolgan kirishlar esa zanjirdagi yoki qiymatli kuchlanishga ulanadi, element chiqishida berilgan yuklama soni ta’minlangan bо‘lganda. Bu xarakteristikadan kirishdagi mantiqiy nol va bir toklarini kuchlanish qiymati va mos bо‘lganda aniqlanadi.

RIS о‘tish xarakteristikasi – chiqish kuchlanishini kirish kuchlanishiga bog‘liqligi , yani f ( ).

5.3-chizma. RIS asosiy statistik xarakteristikalarini olish uchun sxema keltirilgan.

Bu xarakteristika RIS kirishlaridan biri uchun о‘lchanadi, qolgan kirishlar esa zanjirdagi yoki qiymatli kuchlanishga ulanadi, element chiqishida berilgan yuklama soni ta’minlangan bо‘lganda. Bu xarakteristikadan yoki qiymatlarini, mantiqiy о‘tish kuchlanishini - , ostona kuchlanishini va xalalga chidamlilik kо‘rsatgichlarini aniqlanadi.

RIS chiqish xarakteristikasi – chiqish tokining chiqish kuchlanishiga bog‘liqligi, yani f ( ).

Xarakteristika elementning ikki holati uchun olinadi: 1) chiqishda – kuchlanish qiymati ; 2) chiqishda – kuchlanish qiymati . Chiqish kuchlanishini olish uchun qutubi va qiymati о‘zgaruvchi tashqi ma’nba ishlatiladi. Bu xarakteristikadan mantiqiy nolning va birning chiqish toklari kuchlanishning qiymatlari va mos bо‘lganda olinadi.

Asosiy statik kо‘rsatgichlarga quydagilar kiradi:

mantiqiy birning kuchlanishi;

mantiqiy nolning kuchlanishi;

elementning ostona kuchlanishi ( - kirish kuchlanishi, bu kuchlanishdan ozgina u yoki bu tomonga о‘zgarishi elementning chiqishida “1” xolatdan “0” xolatga yoki teskarisiga о‘tishga olib keladi);

mantiqiy birning kirish toki ;

mantiqiy nolning kirish toki ;

mantiqiy nolning chiqish toki ;

mantiqiy birning chiqish toki ;

mantiqiy о‘tish kuchlanishini - ;

statik xalalning kuchlanishi – element ishini о‘zgartirmaydigan eng katta kuchlanish;

kirish qarshiligi ;

chiqish qarshiligi

mantiqiy nol xolda istemol quvvati ;

mantiqiy bir xolda istemol quvvati ;

istemolning о‘rtacha quvvati (bitta element uchun);

ma’nba kuchlanishi (qiymati beriladi, undan chekinish silkinish (pulsatsii) kattaligi);

ishchi temperatura chegarasi t, ;

kirish bо‘yicha birlashtirish koeffitsiyenti – element kirishlarini maksimal sonini aniqlaydi (mantiqiy kengaytirish kirishlarini xisobga olingan xolda). VA kirishi bо‘yicha birlashtirish koeffitsiyenti va YOKI kirishi bо‘yicha birlashtirish koeffitsiyenti ajratiladi.

Chiqish bо‘yicha tarqalish koeffitsiyenti (yuuklama xususiyati) bir xil elementlarning kirishlar sonini xarakterlaydi, ular element chiqishiga ulanishi mumkun. Yuklamaning soni kо‘payishi bilan RIS ning ba’zi kо‘rsatgichlari yomonlashadi: tezligi, shovqinga chidamligi kamayadi, istemol quvvati oshadi.