Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační...
Transcript of Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační...
![Page 1: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/1.jpg)
Číslicov é obvody – základn í pojmyV číslicové technice se pracuje s fyzikálními veličinami, kterélze popsat při určité míře zjednodušení dvěma stavy.
Logické stavybinární proměnné nabývají dvou stavů:zapnuto (vyšší napětí H – high), pravda, true, log 1vypnuto (nižší napětí L – low), nepravda, false, log 0
U[V]
typická amplituda log 1
typická amplituda log 0
horní mez 1
dolní mez 1
dolní mez 0
horní mez 0
rozhodovacíamplituda
![Page 2: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/2.jpg)
Logick á prom ěnná, log. operace, číseln é soustavy
Logická prom ěnnáveličina, která nabývá pouze dvou hodnot (0, 1)nemůže se spojitě měnit
Logické operace – popis:pomocí logických operátorů (logický součet, negace...)pomocí pravdivostní tabulky (příklad – spínačea žárovky)
Dvojková soustava (základ – 2)Osmi čková soustava (základ – 8)Šestnáctková soustava (základ – 16)
![Page 3: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/3.jpg)
Dvojkov á a šestn áctkov á soustava
Převod z dvojkové do desítkové soustavyPřevod z desítkové do dvojkové soustavy
Převod z šestnáctkové do desítkové soustavyPřevod z desítkové do šestnáctkové soustavy
Převod z dvojkové do šestnáctkové soustavyPřevod z šestnáctkové do dvojkové soustavy
![Page 4: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/4.jpg)
Dvojkový dopln ěk Desítkov ě0111 70110 60101 50100 40011 30010 20001 10000 01111 −11110 −21101 −31100 −41011 −51010 −61001 −71000 −8
Dvojkový dopln ěk
![Page 5: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/5.jpg)
Logick á prom ěnná, logick é operace
Logická prom ěnnáveličina, která nabývá pouze dvou hodnot (0, 1)nemůže se spojitě měnit
Logické operace – popis:pomocí logických operátorů (logický součet, negace...)pomocí pravdivostní tabulky (příklad – spínačea žárovky)
![Page 6: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/6.jpg)
Základn í logick é operace
2 binární operace logický součet logický součin
1 unární operace negace
2 konstanty 0, 1
A B A A+B A·B
0 0 1 0 0
0 1 1 1 0
1 0 0 1 0
1 1 0 1 1
![Page 7: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/7.jpg)
Zadání logick é funkce
logická funkce je plně zadaná když je známa její hodnota pro všechny možné kombinace (2n) hodnot vstupních proměnných
zadání pomocí pravdivostní tabulky
index A B C funkční hodnota minterm
0 0 0 0 0
1 0 0 1 1
2 0 1 0 1
3 0 1 1 0
4 1 0 0 1
5 1 0 1 0
6 1 1 0 1
7 1 1 1 0
CBA *∗CBA *∗
CBA ∗∗
CBA **CBA **
CBA **
CBA *∗
CBA ∗∗
![Page 8: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/8.jpg)
Zadání logick é funkce zadání pomocí základního součtového nebo součinového tvaru
CBACBACBACBAY **** +∗∗+∗+∗=
index A B C funkční hodnota minterm
0 0 0 0 0
1 0 0 1 1
2 0 1 0 1
3 0 1 1 0
4 1 0 0 1
5 1 0 1 0
6 1 1 0 1
7 1 1 1 0
CBA *∗CBA *∗
CBA ∗∗
CBA **CBA **
CBA **
CBA *∗
CBA ∗∗
MSB LSB
![Page 9: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/9.jpg)
Převod pravdivostní tabulka → součet mintermů součet mintermů → pravdivostní tabulka
Příklad
CBACBACBACBACBAY ********** ++++=
BABACAY *** ++=
![Page 10: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/10.jpg)
Kombina ční logick é obvody
výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot
nemají žádnou vnitřní paměť lze pomocí nich realizovat logické funkce
argument – vstupní hodnota výsledek operace – výstupní hodnota
kombinačníobvod
Y
A
B
C
![Page 11: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/11.jpg)
Technologie výroby číslicových obvod ů
Logika TTL (transistor-transistor-logic) napájeny 5 V obvody, které se vyrábí touto technologií,
používají k vytvoření logické funkce bipolárnítranzistory
CMOS technologie v současné době nejběžnější technologie základní jednotka – unipolární tranzistory napájecí napětí je možno volit (1,5–15 V)
![Page 12: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/12.jpg)
Logick é funkce
logický součin (AND) logický součet (OR) negace (NOT) negovaný součin (NAND) negovaný součet (NOR) nonekvivalence (XOR) ekvivalence (XNOR)
![Page 13: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/13.jpg)
Základn í logick é funkce
A B A·B A+B Ā A+B A·B A + B A + B
0 0 0 0 1 1 1 0 1
0 1 0 1 1 0 1 1 0
1 0 0 1 0 0 1 1 0
1 1 1 1 0 0 0 0 1
![Page 14: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/14.jpg)
Přiřazení kombina čních obvod ůlogickým funkc ím
logická funkce zkratka zna čkalogický součet OR
logický součin AND
negace NOT
negovaný součet NOR
negovaný součin NAND
nonekvivalence XOR
ekvivalence XNOR
1
&
A
A
B
B
Y
Y
=1AB
Y
=1AB
Y
1AB
Y
&AB
Y
1A Y
![Page 15: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/15.jpg)
TTL invertor – realizuje negaci
![Page 16: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/16.jpg)
Booleova algebra
použití – pro optimalizaci logických výrazů 2 základní binární operace
logický součet logický součin
1 unární operace negace
2 konstanty 0, 1
A B A A+B A.B
0 0 1 0 0
0 1 1 1 0
1 0 0 1 0
1 1 0 1 1
![Page 17: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/17.jpg)
Booleova algebra – základn í axiomy komutativní zákon asociativní zákon distributivní zákon neutralita 0 a 1 vlastnosti komplementu agresivita 0 a 1 idempotence (x + x = x, x · x = x) absorbce (x + x · y = x)
Odvozen é zákony dvojí negace absorbce negace (a + ā · b = a + b) de Morgan
![Page 18: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/18.jpg)
Minimalizace logických funkc í hledání nejjednoduššího možného zápisu funkce algebraická minimalizace
riskantní minimalizace pomocí Karnaughovy mapy
spojování součinů, které se liší v jedné proměnné systematická a jednoduchá metoda
Příklad pro 3 vstupní proměnné:
CBACBACBACBACBAY ********** ++++=
CBABCBABABAY ****** +=++=CABY *+=
![Page 19: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/19.jpg)
Karnaughova mapaPříklad pro 3 vstupní proměnné:
CBACBACBACBACBAY ********** ++++=
1 1 0 0
1 1 1 0
AB
C
000 100 110 010
001 101 111 011
CABY *+=
![Page 20: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/20.jpg)
Karnaughova mapaPříklad pro 4 vstupní proměnné:
0 1 1 1
1 0 0 1
0 0 0 1
1 0 0 1
AB
C
D
0000
0010
0011
0001
1000
1010
1011
1001
1100
1110
1111
1101
0100
0110
0111
0101
![Page 21: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/21.jpg)
Realizace logických funkc íkombina čními obvody
pomocí základních hradel (NAND) pomocí multiplexoru
n adresových vstupů 2n informačních (datových) vstupů 1 výstup
pomocí dekodéru n adresových vstupů 2n výstupů
Příklad: BACAY ** +=
![Page 22: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/22.jpg)
Multiplexor n adresových vstupů 2n informačních (datových) vstupů 1 výstup
![Page 23: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/23.jpg)
Dekod ér n adresových vstupů 2n výstupů
![Page 24: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/24.jpg)
Sekvenční obvody obvody, jejichž výstup je určen:
hodnotou vstupů vnitřním, předchozím stavem (závisí na
historii vstupů) vzniknou pomocí zpětné vazby v kombinačním
obvodu mohou být řízeny hodinovým signálem
synchronní obvody – reagují na vstupnísignály jen v okamžicích, kdy je aktivníhodinový signál
asynchronní obvody – reagují na všechny změny vstupního signálu
![Page 25: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/25.jpg)
Klopn é obvody
nejjednodušší sekvenční obvody RS klopný obvod – funkce
je-li aktivní vstup S (set), na výstup se zapíše log 1
je-li aktivní vstup R (reset), na výstup se zapíše log 0
není-li žádný ze vstupů aktivní, zůstane na výstupu předchozí stav
oba vstupy aktivní (zakázaný stav) – neplatíinverze výstupního signálu, tento stav může vést k nedefinovanému následujícímu stavu
![Page 26: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/26.jpg)
RS klopný obvod – asynchronn í
Rn Sn Qn
0 0 Qn-1
0 1 1
1 0 0
1 1 ?
schéma zapojení pravdivostní tabulka
![Page 27: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/27.jpg)
RS klopný obvod – synchronn í
schéma zapojení
Obvod reaguje na vstupy R a S pouze tehdy, je-li hodinový vstup (C, Clk, T) nastaven do log 1.
Příklad:železniční přejezd
Z K
1** −+= nn QZKZQ
![Page 28: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/28.jpg)
D klopný obvod – hladinový je vytvořen z RS klopného obvodu signál R je vytvořen ze signálu S pomocí invertoru v případě, že je na hodinovém vstupu nastavena log 1,
zapíše se vstupní hodnota ze vstupu D na výstup D klopný obvod je základním prvkem statických pamětí
D C Qn
0 0 Qn-1
1 0 Qn-1
0 1 0
1 1 1
![Page 29: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/30.jpg)
JK klopný obvod
řízen hodinovým signálem nemá žádný zakázaný stav funkce:
jestliže na oba vstupy přivedeme log 1, obvod se překlopí do opačného stavu, než byl před příchodem hodinového signálu
vstup J (S – set) nastavuje výstup na log 1 vstup K (R – reset) nastavuje výstup na log 0 jestliže na oba vstupy přivedeme log 0, po příchodu
hodinového signálu zůstává na výstupu předchozí stav jestliže není přiveden hodinový signál, zůstává na
výstupu předchozí stav (pro jakoukoli vstupníkombinaci)
![Page 31: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/31.jpg)
JK klopný obvodJ K C Qn
0 0 1 Qn-1
0 1 1 0
1 0 1 1
1 1 1 Qn-1
X X 0 Qn-1
úprava JK klopného obvodu na D klopný obvod: vstup K – negace vstupního signálu vstup J – vstupní signál (D)
![Page 32: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/32.jpg)
Integrovan é klopn é obvody
![Page 33: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/33.jpg)
Sekvenční obvody(vyšší konstruk ční celky s klopnými
obvody)
registry čítače paměti
![Page 34: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/34.jpg)
Registr
n bitový registr vstupy: n datových vstupů, hodinový
vstup výstupy: n výstupů funkce: hodinový impuls zajistí přenos
hodnot z datových vstupů na výstupy lze realizovat D klopnými obvody i JK
klopnými obvody použití: k přenosu informace mezi dvěma
kombinačními obvody
![Page 35: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/36.jpg)
Posuvný registr
posuvný n bitový registr vstupy: 1 datový vstup, 1 hodinový vstup výstupy: n výstupů funkce: hodinový impuls zajistí přenos
hodnot z datových vstupů na příslušnévýstupy, posune informace o jedno místo vpravo nebo vlevo
lze realizovat D klopnými obvody i JK klopnými obvody
použití: binární násobení a dělení
![Page 37: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/38.jpg)
Čítač
n bitový čítač vstupy: hodinový vstup výstupy: n výstupů funkce: zjišťuje počet došlých hodinových
impulsů, každý hodinový impuls zvýší(sníží) hodnotu na vstupu o jedničku
lze realizovat D klopnými obvody i JK klopnými obvody
použití: základní konstrukční prvek pro sekvenční automaty, tvoří jádro řadiče, měření kmitočtu
![Page 39: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/40.jpg)
Paměťslouží k uchování informací (v bitech), které jsou
ukládány do buněk, kterým je přiřazena určitá adresa
Rozdělení pamětí podle uchování obsahu:paměti, které po odpojení napájecího napětí ztrácí svůj obsahpaměti, které jsou nezávislé na napájecím napětí
Rozdělení pamětí podle přístupu k jednotlivým buňkám:RAM – paměť s libovolným přístupenSAM – paměť se sekvenčním přístupem
Podle možnosti změny obsahu:RWM – paměť s možností opakovatelné změny – umožňuje čtení i
zápis (RWM-RAM se nevžilo)ROM – paměť pouze pro čtení, je naprogramována při výrobě
(ROM-RAM se nevžilo)
![Page 41: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/41.jpg)
Paměť RAM 7489umožňuje adresovat čtyřbitová slova na 16 čtyřbitových
adresách (kapacita je 64 bitů)
![Page 42: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/42.jpg)
A/D a D/A p řevodn íky
uplatnění: tam, kde je třeba analogový signál číslicově
zpracovat tam, kde je třeba analogový signál
z číslicového vytvořit umožňují:
transformaci číslicově vyjádřené informace na analogovou a naopak
propojení mezi analogovou a číslicovou částířídícího systému
většina veličin má analogový charakter: teplota, tlak, pohyb, napětí...
![Page 43: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/43.jpg)
Analogov ě číslicov é převodn íkyADC – analog/digital convertor
zajišťují převod vstupního analogového signálu na výstupní číslicový signál vstup: např. napětí výstup: datové slovo o stanoveném počtu bitů
převod spojitého analogového signálu na diskrétníčíslicový tvar se provádí ve dvou krocích: periodické vzorkování – získávání hodnot analogového
signálu v pravidelných intervalech kvantizace – přiřazuje amplitudám jednotlivých vzorků
diskrétní hodnotu (výstupní datové slovo)
![Page 44: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/44.jpg)
Digitalizace sign álu
vzorkování – vyměření časových okamžikůodečtu analogové veličiny podmínka pro vzorkovací kmitočet fs :
Nyquistův teorém: fs ≥ 2 fx max vzorkovací impulsy – dostatečně úzké
kvantizace přiřazení diskrétních hodnot jednotlivým
vzorků nejčastější – lineární kvantizace
![Page 45: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/45.jpg)
Vzorkov ání
rozdělení časové osy na rovnoměrnéúseky
v každém úseku se odebere jeden vzorek
![Page 46: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/46.jpg)
Aliasing
vznikne v případě, že není dodržen Shannonův teorém
příklady
![Page 47: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/47.jpg)
Kvantizace
rozdělení svislé osy na rovnoměrné úseky počet kvantizačních úrovní: 2n
n – počet bitů (16) kvantizační šum – velikosti chyb od
jednotlivých vzorků vynesené do grafu velikost šumu v dB (odstup signálu od
šumu SNR) – poměr užitečného signálu ku šumu (6,02*n): u 16bitového kvantování: 96,32 dB u 24bitového kvantování: 144,48 dB
![Page 48: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/48.jpg)
Vlastnosti A/D p řevodn íků
rozlišovací schopnost (kvantiza ční krok Q)– je určena počtem úrovní (n – počet bitů)
rozlišen í převodn íku
kvantiza ční chyba – polovina hodnoty změny napětí při změně výstupu o 1 LSB
vztah mezi vstupn ím napětím a výstupn ím slovem
12
1
−=
nQ
minminmax
12U
UUNU
nvýstvst +−
−=
12minmax
−−
n
UU
![Page 49: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/49.jpg)
Převodn í charakteristika A/D převodn íku
![Page 50: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/50.jpg)
Příklad
Jaké je výstupní slovo tříbitového A/D převodníku, je-li jeho rozsah 0–5 V a na jeho vstupu jsou 2 V?
minminmax
12U
UUNU
nvýstvst +−
−=
![Page 51: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/51.jpg)
Číslicov ě analogov é převodn íkyDAC – digital/analog convertor
zajišťují převod vstupní číslicové informace (datového slova) na výstupní analogový signál vstup: datové slovo o stanoveném počtu bitů výstup: analogový signál (např. napětí)
výstupní signál je schodovitý – diskrétníúrovně
![Page 52: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/52.jpg)
Vlastnosti DAC kvantiza ční chyba – chyba způsobená
diskrétními úrovněmi výstupního signálu rozlišovací schopnost (kvantiza ční krok Q), n
je počet bitů vstupního datového slova
rozlišen í převodn íku
vztah mezi výstupn ím nap ětím a vstupn ím slovem
12
1
−=
nQ
minminmax
12U
UUNU
nvstvýst +−
−=
12minmax
−−
n
UU
![Page 53: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/53.jpg)
Převodn í charakteristika D/A převodn íku
![Page 54: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/54.jpg)
Příklad
Jaké je výstupn í analogové nap ětíosmibitového D/A p řevodn íku, je-li jeho rozsah ±5 V a na jeho vstupu je bin ární číslo 10010011?
minminmax
12U
UUNU
nvstvýst +−
−=
![Page 55: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/55.jpg)
Typy D/A p řevodn íkůDAC s váhovou strukturou odporové sít ě
![Page 56: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/56.jpg)
DAC s v áhovou strukturouodporov é sítě
součtový operační zesilovač referenční zdroj vstupního napětí odpory nutno volit s různou přesností rychlý ale méně přesný
∑=
−=n
iii
refvýst
B
R
RUU
0
2
2
![Page 57: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/57.jpg)
Typy D/A p řevodn íkůDAC s p říčkovou strukturou odporové sít ě
![Page 58: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/58.jpg)
DAC s p říčkovou strukturouodporov é sítě
elegantní řešení vícebitových převodníků pouze dva typy rezistorů převod součtu proudů na napětí
∑=
−=n
iii
refvýst
B
R
RUU
0
2
2
![Page 59: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/59.jpg)
Typy A/D p řevodn íků
Paraleln í ADC – „flash “ convertor
![Page 60: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/60.jpg)
Vlastnosti „flash “ convertor
n-bitový převodník: 2n –1 komparátorů velký počet výstupů pro vícebitové
převodníky využití: rychlé měřící přístroje, osciloskopy
![Page 61: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/61.jpg)
Typy A/D p řevodn íkůADC s postupnou aproximací
![Page 62: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/62.jpg)
Funkce p řevodn íku s postupnou aproximac í
registr (SAR) nastaven na: 00000000 výstup DAC je porovnáván s hodnotou
analog input výsledek komparace se zapíše na
první bit (X) 2. krok: X000000 3. krok: XX00000 osmibitový převodník: 8 kroků
![Page 63: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/63.jpg)
Příklad Osmibitový A/D převodník, rozsah 0–5 V, na jeho
vstupu je 2,67 V.
5,020
2,510
1,255
0,6270,314
0,157 0,078 0,0390,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
rozsah 0-10V
![Page 64: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/64.jpg)
![Page 65: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/65.jpg)
![Page 66: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/66.jpg)
Vypočítejte odpory rezistorů R1 a R2 tak, aby tranzistor v zesilovači pracoval v zadaném pracovním bodě. Úlohu řešte nejprve obecně.
R2 R1
R3 RE
+ UN
0
UN = 9 V
IC = 6 mA
UGE = 2 V
UCE = 3 V
RE = 150 Ω
R3 = 1 kΩ
![Page 67: Číslicové obvody – základn í pojmyŒíslicová technika/VEL2010_CC.pdf · Kombinační logické obvody výstupní hodnota závisí pouze na kombinaci vstupních hodnot nemají](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040718/5e2654ae9875d948be30c57e/html5/thumbnails/67.jpg)
Realizujte pomocí logických obvodů NAND funkci zadanou pravdivostní tabulkou. Funkci nejdříve minimalizujte.
A B C Y
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0