Триггер (стр. 4 )

       3.  Параллельно – последовательный регистр.

В параллельно – последовательном регистре запись информации происходит в параллельном коде, а считывание в последовательном. На рис 1.14.11 показан пример построения такого  регистра на JK – триггерах.

       В приведенной схеме JK – триггеры дважды превращены в D – триггеры. Одно превращение осуществлено для  организации записи с использованием вспомогательных инверсных входов  S  и  R  и,  добавлением  двух  элементов  И –НЕ. Этот способ построения триггера показан на рис 1.14.5. Запись числа в регистр в параллельном коде происходит при подаче числа на входы х1, х2, х3 и сигнала «1» на вход «зап». Для  считывания информации из регистр в последовательном коде JK – триггеры второй раз превращены в D – триггеры у которых выходы каждого триггера соединены со входом D следующего, как это делается в последовательном регистре. Во втором случае JK – триггеры превращены в D – триггеры способом показанном на рис 1.14.8, но вместо дополнительного инвертора используется инверсный выход предыдущего триггера. Исключение составляет первый триггер, у которого входы J и K объединены и соединены с основным входом этого же триггера. Благодаря такой схеме после подачи импульсов считывания первый триггер оказывается в состоянии «0».

Последовательно – параллельный регистр.

  Для построения последовательно – параллельного регистра достаточно в последовательном регистре организовать параллельное считывание используя дополнительные элементы И – НЕ, как это показано на рис 1.14.12.

                               Рис. 1.14.12

       При  подаче сигнала «1» на вход «счит» значение разрядов числа с инверсных  выходов  триггеров  поступают  на выходы У1, У2, У3 через элементы И – НЕ.

Отдельный триггер может использоваться для хранения одного бита информа­ции. Однако для машин, которые должны обрабатывать слова данных, состоящие из множества битов (обычно 64), удобнее объединить группу триггеров в стан­дартную структуру, называемую регистром. Работа триггеров, входящих в состав регистра, синхронизируется общим тактовым входом. Поэтому данные записыва­ются (загружаются) во все триггеры и считываются изо всех триггеров одновре­менно. В ходе обработки цифровых данных часто требуется сдвинуть или цикли­чески прокрутить значения группы битов данных. Реализуются эти операции аппаратно. Простейшим механизмом для их выполнения является регистр, со­держимое которого легко может быть сдвинуто вправо или влево на одну пози­цию за раз. В качестве примера рассмотрим 4-разрядный сдвиговый регистр, по­казанный на рис.

Он состоит из четырех D-триггеров, соединенных таким образом, что каждый тактовый импульс вызывает перемещение содержимого триггера Fi в триггер Fi+1, в результате чего получается «сдвиг вправо». Данные последовательно «вдвигаются» в регистр и «выдвигаются» из него. Для выполне­ния циклического смещения данных достаточно соединить выход Out и вход In.

Интересной разновидностью сдвигового регистра является регистр, разряды которого могут считываться и загружаться параллельно. Для этого в него добав­ляются дополнительные вентильные схемы. Загрузка данного регист­ра может выполняться как последовательно, так и параллельно. Когда на такто­вый вход регистра подается очередной импульс, при условии, что ~Shift/Load = 0, выполняется сдвиг, а в противном случае — параллельная загрузка регистра.

Аналоговой интерфейс

Аналого – цифровой преобразователь

Analoog – digitaal muundur

       Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) предназначены для преобразования аналоговой величины в цифровой код. Другими словами, АЦП - это устройства, которые принимают аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые.

Сама суть преобразования аналоговых величин заключается в представлении некой непрерывной функции (например, напряжения) от времени в последовательность чисел, отнесенных к неким фиксированным моментам времени. Если говорить простым языком, то пусть, к примеру, есть какой-то сигнал (непрерывный) и для преобразования его в цифровой необходимо этот самый сигнал представить в виде последовательности определенных чисел, каждое из которых относится к определенному моменту времени. Для преобразования аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой необходимо выполнить три операции: дискретизация, квантование и кодирование.

Дискретизация - это представление непрерывной функции (т. е. какого-то сигнала) в виде ряда дискретных отсчетов. По-другому можно сказать, что дискретизация - это преобразование непрерывной функции в непрерывную последовательность. Давайте глянем на рисунок 1, где изображен принцип дискретизации.

Рис. 1 - Принцип дискретизации

На рисунке показана наиболее распространненая равномерная дискретизация. Сначала имеется непрерывный сигнал S(t). Затем он подвергается разбиению на равные промежутки времени Дt. Вот эти промежутки "дельта тэ" и есть дискретные отсчеты, называемые периодами дискретизации. В результате получается последовательность отсчетов (дискретных) с шагом в Дt. Период дискретизации выбирается из условия:

Дt = 1/2Fв,
где Fв - максимальная частота спектра сигнала.

При квантовании шкала сигнала разбивается на уровни. Отсчеты помещаются в подготовленную сетку и преобразуются в ближайший номер уровня квантования. Опять посморим на рисунок:

Рис. 2 - Квантование

На рисунке изображено равномерное квантование. Одним из основных параметров является д - шаг квантования. Соответственно, при равномерном квантовании шаг квантования одинаков. Итак, согласно определению запихиваем отсчеты в подготовленную сетку. Первый (слева направо) отсчет находится ближе к уровню 3 (уровни квантования - по вертикальной оси). Второй - к 5-му уровню и т. п. Таким образом, вместо последовательности отсчетов получаем последовательность чисел, соответствующих уровням квантования.

При равномерном квантовании динамический диапазон получается довольно большим. Поэтому придумали так называемое неравномерное квантование, при котором динамический диапазон уменьшается. Ну понятно, наверное, что шаг квантования д будет различным при различных уровнях. При малых уровнях сигнала шаг небольшой, при больших он увеличивается

Кодирование - это сопоставление элементов сигнала с некоторой кодовой комбинацией символов. Широко используется двоичный код.

Ну а теперь перейдем собственно к АЦП. АЦП бывают последовательные и параллельные.

Цифро – аналоговый преобразователь

Digitaal  - analoog muundur

       Цифроаналоговые преобразователи бывают параллельного и последовательного типов. Последоват ЦАП представляет собой электрический ключ, периодически замыкаемый и размыкаемый, и формирующий импульсы. Преобразователи данного типа могут работать либо по принципу преобразования частоты формируемых импульсов в напряжение (ЧИМ), либо с широтно-импульсной модуляциеи (ШИМ) - формируя сигнал. После того как бывает сформирован импульсно модулированный сигнал, его достаточно проинтегрировать (используя фильтр, подавляющий высокочастотную составляющую) для получения среднего значения. В качестве интегратора в таких ЦАП зачастую выступает нагрузка. Лампа накаливания, нагревательный элемент, коллекторный электродвигатель постоянного тока является прекрасными интеграторами. Все параллельные ЦАП имеют высокое быстродействие - от 0.1 до 10 мкс, высокой точностью - 10-14 двоичных разрядов, но должны быть реализованы в виде отдельных устройств (они допускают лишь аппаратную, но не программную реализацию).Разновидности параллельных ЦАП: Схема с весовыми источниками тока; Схема с весовыми резисторами; Многозвенная цепная схема

ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (ИБП)

Katkematu toite allikas (UPS – Uninterruptible Power Supply)

       ИБП - это автоматическое устройство, основная функция которого питание нагрузки за счёт энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (напряжение, частота) за допустимые пределы. Кроме этого, в зависимости от схемы построения, ИБП корректирует параметры электропитания. Различают три схемы построения ИБП: резервный (off-line), интерактивный (line-interactive) и он-лайн (on-line).

Резервный ИБП

Принцип работы резервного ИБП заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании или выхода его параметров (напряжение и частота) за допустимые пределы. Батарея автоматически подзаряжается при работе ИБП от сети.

Резервный ИБП используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по резервной схеме.

Интерактивный ИБП

Принцип работы интерактивного ИБП полностью идентичен резервному, за исключением ступенчатойстабилизации выходного напряжения посредством коммутации обмоток автотрансформатора. Интерактивный ИБП используется для питания персональных компьютеров, рабочих станций и файловых серверов локальных вычислительных сетей, офисного и другого оборудования, критичного к неполадкам в электросети.

Он-лайн ИБП

Принцип работы он-лайн ИБП построен на двойном преобразовании напряжения: входное напряжение трансформируется в постоянное при помощи выпрямителя, а затем обратно в переменное при помощи обратного преобразователя (инвертора).