Raqamli qurulmalarni loyihalash

Jorj Bulning matematik mantiqi. Jorj Bul ijodi haqida so‘zlaganlarida, hisoblash texnikasi tarixchilari XIX asrning birinchi yarmida yashab o‘tgan bu buyuk ingliz olimining mustaqil shug‘ullanganligini, albatta, ta’kidlab ko‘rsatadilar. Ehtimol, aynan "klassik" ta’lim (o‘sha davr tushunchasiga ko‘ra)ning yo‘qligi sharofati tufayli Jorj Bul mantiq faniga inqilobiy o‘zgarishlar kiritgandir. Fikrlash qonunlarini tatbiq qilish bilan shug‘ullanar ekan, u mantiqqa matematik tizimga yaqin bo‘lgan formal belgilash va qoidalar tizimini qo‘lladi. Keyinchalik bu tizimni mantiqiy algebra yoki bul algebrasi deb atay boshladi. Bu tizim qoidalari turli xil ob’ektlar va ularning guruhlariga (muallifning terminalogiyasi bo‘yicha - ko‘pchilikga) qo‘llanilishi mumkin. J.Bulning fikriga ko‘ra, tizim asosan mantiqiy fikrlarni kodlashtirishi va mantiqiy xulosalar tuzilmalarini shakli bo‘yicha matematik formulalarga yaqin bo‘lgan oddiy ifodalarga keltirishga xizmat qilishi, mo‘ljallanishi kerak edi. Mantiqiy ifodaning formal hisob-kitobi natijasi ikki mantiqiy belgining: rost va yolg‘onning bittasi bo‘ladi. Mantiqiy algebraning ahamiyati uzoq vaqt davomida inkor qilib kelinadi, chunki uning usul va uslublaridan o‘sha davrning fan va texnikasi uchun amaliy foyda yo‘q edi. Biroq elektron asosdagi (bazadagi) hisoblash texnikasi vositasini yaratish uchun prinsipial imkoniyat paydo bo‘lganida Bul tomonidan kiritilgan amallar katta foyda berdi. Ular avval boshdanoq faqat ikkita mohiyat: rost va yolg‘on bilan ishlashga mo‘ljallangan. Ular ikkilik kod bilan ishlash uchun qanchalik qo‘l kelganini tushunish qiyin emas. Bu kod zamonaviy kompyuterlarda ham faqat ikkita signal: nol va bir bilan taqdim etilgan. Elektron hisoblash mashinalarini yaratishda Jorj Bul taklif qilgan mantiqiy amallarning hammasi emas, balki to‘rtta asosiy amali: VA (kesishma), YOKI (birlashtirish), EMAS (inkor) va YOKINI ISTESNO ETUVChI zamonaviy kompyuterlar protsessorlarining hamma turlarida qo‘llaniladi.Elektron hisoblash mashinalarida axborotni tasvirlash
Inson faoliyatining ixtiyoriy shakli axborotni uzatish va qayta o‘zgartirish bilan bog‘liqdir. Axborot terminining aniq ta’rifi mavjud emas, lekin, biz, axborot deganda, qandaydir ob’ektlar xolatining o‘zgarishini boshqarishni tushunamiz. Qandaydir moddiy shaklda fiksirlangan va mujassamlantirilgan axborot xabar yoki signal deb ataladi. Signallar uzluksiz yoki diskret bo‘lishi mumkin. Uzluksiz (analog) signal, o‘zgarishi qaralayotgan jarayon haqida axborotni vaqt bo‘yicha akslantiruvchi qandaydir fizikaviy miqdor elektr toki, kuchlanish va bosh sifatida ifodalanadi. Uzluksiz signalni uzatuvchi fizikaviy miqdor biror aniq intervalda ixtiyoriy qiymatlarni qabul qilishi mumkin, va vaqtning ixtiyoriy momentlarida o‘zgarishi mumkin. Diskret xabarlarda, vaqtning qandaydir momentlarida ulardan turli ketma-ketliklar vujudga keluvchi fiksirlangan darajalar to‘plami mavjuddir.
Analog-raqamli hisoblash mashinasi — analog va raqamli-hisoblash mashinalarining qismlari (bloklari)dan tashkil topgan qurilma. Mashina oʻzgaruvchilari raqamli va ana-log (uzluksiz) koʻrinishda ifodalanadi. Analog va raqamli EHMlarning kamchiliklarini bartaraf etish, ularning afzalliklarini birlashtirish maqsadida oʻtkazilgan izlanishlar na-tijasida bitta hisoblash tizimi — gi-brid hisoblash mashinasi yaratilgan. Bu kompleksning raqamli qismi — raqamli elektron hisoblash mashinasi (REHM) asosida quriladi. Markaziy boshqaruv qurilmasi mashinaning ayrim qismlari — analog-raqamli oʻzgartirgich (AROʻ), raqam-analogli oʻzgartirgich (RAOʻ) va AEHM oʻrtasidagi bogʻlanishni zarur aniqlik va ketma-ketlikda taʼminlaydi. A.-r.h.m. matematik va mantiqiy amallarni bajarishda hamda mashina koʻrsat-kichlarini bir shakldan ikkinchi shaklga oʻtkazishda ishlatiladi.
Funksional vazifasiga ko‘ra ISlar analog va raqamlilarga bo‘linadi. Analog ISlarda signal uzluksiz funksiya sifatida o‘zgaradi. Eng keng tarqalgan analog IS – operatsion kuchaytirgichdir. Raqamli ISlar diskret ko‘rinishda berilgan signallarni o‘zgartirishga va qayta ishlashga xizmat qiladi.Ixtiyoriy zanjirdan avvaldan belgilangan qiymatli tok oqishini ta’minlovchi elektron qurilma barqaror tok generatori (BTG) deb ataladi. YUklamadan oqayotgan tokning qiymati kuchlanish manbai, zanjir parametrlari va temperatura o‘zgarishlariga bog‘liq bo‘lmaydi.
BTGning vazifasi kirish kuchlanishi va yuklama qiymati o‘zgarganda chiqish toki qiymatini o‘zgarmas saqlashdan iborat bo‘lib, ular turli funksional vazifalarni bajaruvchi analog va raqamli mikrosxemalarda ishlatiladilar. O‘zgarmas tok qiymatini faqat cheksiz katta dinamik qarshilikka ega bo‘lgan ideal tok manbai ta’minlashi mumkin. Ideal tok manbai VAXi gorizontal AV to‘g‘ri chiziqdan iborat UB sxemada ulangan BTning chiqish xarakteristikasi ideal tok generatori VAXiga yaqin bo‘ladi. Demak, UB sxemada ulangan tranzistor amalda tok generatori vazifasini bajarishi mumkin. Lekin, temperaturaviy barqarorlikni va keng dinamik diapazonni ta’minlash uchun amalda ikkita yoki undan ko‘p tranzistor ishlatiladi.
Eng sodda BTG sxemasi 17.2 – rasmda ko‘rsatilgan. Sxemada I1 tok zanjiriga to‘g‘ri siljitilgan diod ulanishli, tayanch tranzistor deb ataluvchi VT1 tranzistor ulangan. U juda kichik qarshilikka ega. SHuning uchun VT1 kuchlanish generatori vazifasini o‘taydi. U RYU boshqariluvchi zanjir bilan ketma – ket ulangan VT2 tranzistorning emitter – baza o‘tishini kuchlanish bilan ta’minlaydi. VT2 tranzistor emitter – baza kuchlanishi bilan boshqarilgani munosabati bilan uning xususiyatlari UB sxemaning xususiyatlariga mos keladi. Ma’lumki, UB ulangan sxemada aktiv
rejimda kollektor toki kollektordagi kuchlanishga deyarli bog‘liq bo‘lmaydi (17.2 – rasm). SHuning uchun ixtiyoriy RYU dan o‘tayotgan tok I2 tayanch kuchlanish UEB2 bilan aniqlanadi. I2 = I1 ekanligini amalda ko‘rsatamiz. Baza toki kollektor tokidan 50÷100 marta kichik bo‘ladi. SHuning uchun, hisoblashlarda I2 = I1 deb olish mumkin. Bundagi xatolik 1÷2% dan oshmaydi. Demak, RYU yuklama zanjiridagi chiqish toki I2 , zanjir qanday bo‘lishidan qat’iy nazar, kirish tokini ham qiymat, ham yo‘nalish bo‘yicha takrorlaydi. Kirish toki qiymatiga kelsak, u etarli aniqlik bilan ga teng.I1 tokning o‘zgarmasligi barqarorlashgan kuchlanish manbai EM1 dan foydalanish hisobiga erishiladi. Natijada I2 tokning zanjir parametrlari EM2 va RYU ga bog‘liqligi yo‘qotiladi. Lekin bunday BTGda I2 tokning temperatura bo‘yicha barqarorligi ta’minlanmaydi, chunki baza toki IB2 temperatura o‘zgarishlariga juda bog‘liq. I2 tokning temperatura bo‘yicha barqarorligini ta’minlash uchun murakkabroq sxemalardan foydalaniladi.
Funksional vazifasiga ko‘ra ISlar analog va raqamlilarga bo‘linadi. Analog ISlarda signal uzluksiz funksiya sifatida o‘zgaradi. Eng keng tarqalgan analog IS – operatsion kuchaytirgichdir. Raqamli ISlar diskret ko‘rinishda berilgan signallarni o‘zgartirishga va qayta ishlashga xizmat qiladi. Ixtiyoriy zanjirdan avvaldan belgilangan qiymatli tok oqishini ta’minlovchi elektron qurilma barqaror tok generatori (BTG) deb ataladi. YUklamadan oqayotgan tokning qiymati kuchlanish manbai, zanjir parametrlari va temperatura o‘zgarishlariga bog‘liq bo‘lmaydi.
BTGning vazifasi kirish kuchlanishi va yuklama qiymati o‘zgarganda chiqish toki qiymatini o‘zgarmas saqlashdan iborat bo‘lib, ular turli funksional vazifalarni bajaruvchi analog va raqamli mikrosxemalarda ishlatiladilar.
O‘zgarmas tok qiymatini faqat cheksiz katta dinamik qarshilikka ega bo‘lgan ideal tok manbai ta’minlashi mumkin. Ideal tok manbai VAXi gorizontal AV to‘g‘ri chiziqdan iborat
UB sxemada ulangan BTning chiqish xarakteristikasi ideal tok generatori VAXiga yaqin bo‘ladi. Demak, UB sxemada ulangan tranzistor amalda tok generatori vazifasini bajarishi mumkin. Lekin, temperaturaviy barqarorlikni va keng dinamik diapazonni ta’minlash uchun amalda ikkita yoki undan ko‘p tranzistor ishlatiladi Eng sodda BTG sxemasi ko‘rsatilgan. Sxemada I₁ tok zanjiriga to‘g‘ri siljitilgan diod ulanishli, tayanch tranzistor deb ataluvchi VT1 tranzistor ulangan. U juda kichik qarshilikka ega. SHuning uchun VT1 kuchlanish generatori vazifasini o‘taydi. U R_YU boshqariluvchi zanjir bilan ketma – ket ulangan VT2 tranzistorning emitter – baza o‘tishini kuchlanish bilan ta’minlaydi.
VT2 tranzistor emitter – baza kuchlanishi bilan boshqarilgani munosabati bilan uning xususiyatlari UB sxemaning xususiyatlariga mos keladi. Ma’lumki, UB ulangan sxemada aktiv rejimda kollektor toki kollektordagi kuchlanishga deyarli bog‘liq bo‘lmaydi . SHuning uchun ixtiyoriy R_YU dan o‘tayotgan tok I₂ tayanch kuchlanish U_EB2 bilan aniqlanadi. I₂ = I₁ ekanligini amalda ko‘rsatamiz