Ускорение научно-технического прогресса, развитие автоматизации процессов производства требует постоянного совершенствования систем сбора и переработки информации. Наиболее успешно это решается при выполнении операций с величинами, представленными в дискретном (цифровом) виде.

К основным преимуществам обработки дискретной информации следует отнести высокую точность, большое быстродействие и хорошую помехозащищенность, в чем немалую роль сыграл опыт разработки средств цифровой вычислительной техники. Последнее относится не только к результатам, полученным на выходе цифровых приборов, но и ко многим узлам собственно аналого-цифровых преобразователей (АЦП), представляющих типичные элементы и устройства ЭВМ.

Следует отметить также и то, что в настоящее время в связи со снижением стоимости элементов и узлов цифровой и вычислительной техники наметилась тенденция ещё более широкого введения этих элементов в состав измерительных устройств с цифровым выходом, вплоть до применения процессоров, устройств отображения и т.п. Положительные свойства с многодекадным цифровым отсчетом известны давно и в случаях, когда необходима высокая точность измерения при большом линейном диапазоне, применялись приборы подобного типа (например, мосты и компенсаторы постоянного тока). При этом, однако, логические операции в измерительном процессе выполнялись оператором.

Современные цифровые приборы отличаются большой степенью автоматизации измерительного процесса, высоким быстродействием и удобством передачи результатов измерения на расстоянии, что особенно важно при непосредственной передаче информации в ЭВМ, работающие в режиме реального масштаба времени, например, в системе автоматического управления технологическим процессом. Автоматические цифровые приборы также широко применяют при выполнении лабораторных и цеховых измерений с участием оператора; при этом повышается удобство и производительность измерений, а также исключается субъективная погрешность отсчета, связанная с использованием стрелочных приборов.

Схемотехническая реализация всего многообразия цифровых ИС осуществляется на основе логических элементов (Л. Э.), которые представляют собой логические электронные схемы, выполняющие элементарные логические функции (конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию, запоминание и др.)

При проектировании ЭВМ и ЦИП используется та или иная система ЛЭ, отвечающая требованиям функциональной полноты и обеспечивающая техническую реализацию достаточно сложных логических цепей, согласованность уровней входных и выходных сигналов, общность эксплуатационных свойств, типизацию функциональных схем и конструкций ЦИП и ЭВМ.

Существует большое разнообразие систем логических элементов в зависимости от типа логической схемы (диодно-транзисторная логика, транзисторно-транзисторная логика, эмиттерно-связанная логика и др.), физических принципов построения активных приборов (биполярные полевые, тоннельные), от типа информационных сигналов (потенциальные, импульсные, импульсно - потенциальные), от способа передачи информации от одного ЛЭ к другому (синхронные, асинхронные). Однако, несмотря на все это, ЛЭ характеризуется некоторыми общими свойствами и параметрами, выделяющими их в самостоятельный класс электронных схем, работающих по качественному признаку да - нет.

цифровое устройство регистр память

1. Постановка задачи

Рис. 3.1

а) схема генератора с конденсатором в цепи обратной связи

б) временные диаграммы его переключений

Для ТТЛ микросхем R выбирают R = 150 …680 Ом. Резистор R выполняет две функции: смещает рабочую точку логического элемента ЛЭ1на крутой участок передаточной характеристики, обеспечивая этим мягкое самовозбуждение, и вместе с конденсатором C служит времязадающим элементом. Длительность каждого полупериода колебаний Т1 и Т2 примерно равна 2• R•C.

В качестве инверторов в схеме генератора использована ИС К155ЛН1 [2], которая имеет следующее условное графическое изображение:

14 - питание; 7 - общий

Рис. 3.2 - Структурная схема ИС К155ЛН1.

Микросхема типа ЛН представляют собой инверторы и выполняют логическую операцию НЕ. Микросхема имеет двухтактный выходной каскад и содержит внутри себя шесть инверторов, два из которых используются непосредственно в самом генераторе, а ещё два включаются на выход генератора для формирования более крутых фронтов выходных импульсов.

Период выходных колебаний кратен 4-м RC:

(3.1)

Частота прямо пропорциональна периоду Т:

(3.2)

Зададимся R = 680 Ом, тогда конденсатор С равен:

(3.3)

Выбираем C и R:

С = 2.2 нФ: К10-17-2 2,2нФ5% 30В,

R = 680Ом: МЛТ 6.8кОм 1% 0.125Вт

4. Счетчик импульсов