Introduction à l'électronique numérique. Schéma, description

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Introduction à l'électronique numérique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Tout symbole d'information dans les appareils numériques est codé en code binaire, de sorte que les signaux ne peuvent prendre que deux valeurs : un niveau de tension élevé ou bas, la présence ou l'absence d'une impulsion de tension, etc. Une condition préalable à cela est la possibilité d'une reconnaissance sûre par des éléments de circuits numériques de deux valeurs de signal, correspondant aux symboles 0 et 1, dans des conditions de changement de température ambiante, de tension d'alimentation et d'autres facteurs de déstabilisation.

Nous avons déjà dit que les valeurs des niveaux de signal (Uc) par les éléments des appareils numériques ne sont pas perçues en continu, mais à des instants discrets, dont l'intervalle est appelé le cycle de travail T. En règle générale, une transformation élémentaire de l'entrée de code reçue aux mots d'entrée. La discrétisation temporelle est assurée par des dispositifs de contrôle spéciaux qui génèrent des impulsions de synchronisation (SI). Dans les dispositifs discrets, deux modes de présentation des informations sont utilisés : potentiel et impulsion. Avec la méthode des potentiels, les valeurs du 0 logique et du 1 logique correspondent à des tensions de niveau bas et haut. Si le 0 logique correspond à une tension de niveau bas, et le 1 logique à une tension haute, alors une telle logique est dite positive, et vice versa, si le 0 logique est une tension de haut niveau, et le 1 logique est une tension de bas niveau, alors une telle logique est appelée négative ou inverse.

Dans ce qui suit, les termes "tension de niveau haut et bas" (signaux de niveau haut et bas) correspondant aux niveaux logique 1 et logique 0 sont principalement utilisés.

Les informations contenues dans les appareils numériques peuvent être représentées dans des codes série et parallèles. Lors de l'utilisation d'un code série, chaque cycle correspond à un bit du code binaire. Le numéro (du bit est déterminé par le numéro du cycle, compté à partir du cycle, coïncidant avec le début de la représentation du code. Les graphiques illustrés à la figure 1 illustrent le code de série du nombre binaire d'octets 10011011 avec des méthodes de potentiel et d'impulsion de présentation de l'information. Dans la première méthode, figure 1, et le signal reste à des niveaux bas ou élevés pendant un ou plusieurs cycles. Au moment de la transition du signal d'un niveau à un autre, sa valeur est incertaine. Dans la manière pulsée de représenter le numérique information de la figure 1b, la présence ou l'absence d'une impulsion de durée finie correspond aux valeurs unitaires et nulles d'une variable binaire. Dans un numéro de code de série, tous ses chiffres peuvent être fixés sur un élément et transmis sur une transmission d'information canal. Pour transmettre le nombre entier, huit cycles sont nécessaires (Figure 1, c).

Introduction à l'électronique numérique

Le code parallèle peut réduire considérablement le temps de traitement et la transmission des informations. Par exemple, la figure 3 illustre le code parallèle du nombre à sept bits 1101101. Dans ce cas, à la fois dans les modes impulsionnel (figure 2, a) et potentiel (figure 2, b) de présentation des informations, tous les bits du code binaire sont présentés dans un cycle de temps, peuvent être enregistrés par des éléments séparés et transmis sur des canaux séparés (pneus bit). Les dispositifs numériques qui traitent et transforment les informations reçues à leurs entrées sont appelés automates numériques. La tâche de construire un automate numérique qui effectue certaines actions sur des signaux binaires consiste à sélectionner des éléments et une méthode pour leur connexion qui fournissent une transformation donnée. Ces problèmes sont résolus par la logique mathématique ou l'algèbre de la logique (mathématiques booléennes). Les dispositifs qui forment les fonctions des mathématiques booléennes sont appelés logiques ou numériques et sont classés selon diverses caractéristiques distinctives. Les appareils numériques selon la nature des informations aux entrées et sorties sont divisés en appareils à action série, parallèle et mixte.

Pour implémenter un dispositif à action parallèle qui exécute une fonction similaire, deux groupes d'entrées avec huit bits dans chaque groupe et huit sorties (selon la largeur en bits du mot de sortie) sont nécessaires. On connaît également des dispositifs de type mixte, dans lesquels, par exemple, le mot d'entrée est représenté sous forme parallèle, et le mot de sortie est sous forme série (c'est la conversion de code).

Selon la conception du circuit et la nature de la connexion entre les variables d'entrée et de sortie, en tenant compte de leurs changements dans les cycles de fonctionnement, les dispositifs numériques combinatoires et séquentiels sont distingués. Dans les dispositifs combinatoires, l'ensemble des signaux aux entrées et aux sorties à chaque instant particulier est entièrement déterminé par les signaux d'entrée agissant à ce moment à ses entrées. Si les fonctions d'entrée et de sortie dans le cycle n sont notées Xⁿ Andyⁿ, alors la relation entre eux sera déterminée par l'expression

Yⁿ=L(Xⁿ),

où L est le signe de la transformation logique effectuée par le dispositif. Les appareils numériques, contrairement aux appareils analogiques, permettent presque tous les types de conversion. Dans les appareils numériques de type série, la valeur des variables de sortie Yⁿ dans le cycle n est déterminé non seulement par la valeur des variables d'entrée Xⁿfonctionnant à un instant donné, mais dépendent également de l'état interne de l'appareil Cⁿ. À son tour, l'état interne de l'appareil dépend des valeurs des variables agissant à l'entrée dans les cycles précédents. Le fonctionnement d'un périphérique série peut être écrit comme

Yn=ƒ(Xⁿ,Cⁿ); Cⁿ=F(X^n-1,C^n-1),

où X^n-1 et C^n-1 - respectivement, un ensemble de variables d'entrée et d'états internes de l'appareil au cycle précédent.

Un exemple de dispositif série peut être un compteur d'impulsions dont l'état des sorties dépend du nombre total d'impulsions reçues sur son entrée.

Les éléments logiques de base effectuent les opérations logiques suivantes. "ET" - multiplication logique, "OU" - addition logique, "NON" - négation (inversion). Plus de détails seront discutés dans le chapitre suivant.

Auteur : -=GiG=-, gig@sibmail ; Publication : cxem.net

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