ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СХЕМОТЕХНИКА ЦИФРОВЫХ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Магнитогорск, 2011

УДК

Рецензенты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники и микроэлектроники ГОУ ВПО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова” И.А. Селиванов;

кандидат технических наук, начальник центральной электротехнической лаборатории ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат” В.В. Головин

Авторы: Малахов О.С., Радионов А.А.

Малахов О.С., Радионов А.А. Схемотехника цифровых электронных устройств: Учебное пособие. – Магнитогорск: ГОУ ВПО “МГТУ”, 2011. – 141 с.

Рассмотрены логические и арифметические основы построения цифровой электронной техники. Представлено устройство базовых логических элементов, реализованных по различным технологиям. Приведены логические схемы и особенности функционирования наиболее распространенных цифровых комбинационных и последовательностных устройств. Изложены основные принципы построения цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Приведено общее представление об организации центрального процессора микро-ЭВМ. Даны сведения об индикаторных приборах, используемых для визуализации информации в устройствах цифровой электроники и сенсорных экранах.

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению “Электротехника, электромеханика и электротехнологии” и по специальности “Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов”. Может быть полезно для студентов других технических направлений, интересующихся устройством элементов цифровой электроники.

УДК

ISBN	© ГОУ ВПО “МГТУ”, 2011
	© Малахов О.С., Радионов А.А., 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие......................................................................................
Введение............................................................................................
Глава 1. Логические основы цифровой техники.......................
1.1. Логические функции...................................................................
1.1.1. Понятие о логической функции и логическом устройстве. ………………………………………………………………………
1.1.2. Логические (Булевы) функции……………………………..
1.1.3. Способы задания логических функций…………………..
1.2. Логические элементы.................................................................
1.3. Минимизация логических функций............................................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 2. Арифметические основы цифровой техники.............
2.1. Системы счисления....................................................................
2.1.1. Десятичная, двоичная, шестнадцатеричная системы...
2.1.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую..
2.2. Двоичная арифметика ……………………………………………..
2.2.1. Сложение положительных двоичных чисел....................
2.2.2. Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода...........................................................................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 3. Логические элементы изнутри......................................
3.1. Диодно-транзисторная логика...................................................
3.2. Транзисторно-транзисторная логика.........................................
3.3. Эмиттерно-связанная логика.....................................................
3.4. Логика на комплементарных МОП транзисторах.....................
3.4.1. Принципиальные схемы элементов................................
3.4.2. Особенности применения КМОП микросхем..................
3.5. Основные параметры логических элементов...........................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 4. Цифровые устройства....................................................
4.1. Классификация цифровых устройств.......................................
4.2. Цифровые комбинационные устройства..................................
4.2.1. Мультиплексор..................................................................
4.2.2. Демультиплексор..............................................................
4.2.3. Дешифратор…………………….........................................
4.2.4. Шифратор……………………………………………………..
4.2.5. Полусумматор...................................................................
4.2.6. Сумматор...........................................................................
4.2.7. Вычитатель……………………...........................................
4.2.8. Умножитель…………………………………………………...
4.2.9. Схема контроля четности……………………....................
4.2.10. Компаратор…………………………………………………..
4.3. Цифровые последовательностные устройства.......................
4.3.1. Триггер...............................................................................
4.3.1.1. Общие сведения. Классификация……………….
4.3.1.2. SR-триггер или RS-триггер……………….............
4.3.1.3. D-триггер……………….........................................
4.3.1.4. JK-триггер ……………….......................................
4.3.1.5. T-триггер………………..........................................
4.3.2. Регистры............................................................................
4.3.2.1. Общие сведения. Классификация……………….
4.3.2.2. Параллельные регистры………………................
4.3.2.3. Последовательные регистры..............................
4.3.2.4. Универсальные регистры....................................
4.3.3. Счетчики……………………................................................
4.3.3.1. Общие сведения. Классификация……………….
4.3.3.2. Двоичные асинхронные счетчики........................
4.3.3.3. Двоичные вычитающие асинхронные счетчики.
4.3.3.4. Синхронные счетчики...........................................
4.3.3.5. Синхронные двоичные счетчики.........................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 5. Цифровые импульсные устройства............................
5.1. Одновибраторы..........................................................................
5.1. Мультивибраторы.......................................................................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 6. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи............................................................................................
6.1. Цифро-аналоговые преобразователи.......................................
6.1.1. Последовательные ЦАП с широтно-импульсной модуляцией..........................................................................................
6.1.2. Последовательные ЦАП на переключаемых конденсаторах.............................................................................................
6.1.3. Параллельные ЦАП с суммированием весовых токов..
6.1.4. Параллельные ЦАП на источниках тока.........................
6.1.5. Обработка чисел, имеющих знак.....................................
6.2. Аналого-цифровые преобразователи.......................................
6.2.1. Параллельные АЦП..........................................................
6.2.2. Последовательно-параллельные АЦП...........................
6.2.2.1. Многоступенчатые АЦП……………….................
6.2.2.2. Многотактные АЦП……………….........................
6.2.2.3. Конвейерные АЦП………………..........................
6.2.3. Последовательные АЦП...................................................
6.2.3.1. АЦП последовательного приближения…………
6.2.3.2. АЦП последовательного счета............................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 7. Организация центрального процессора микро-ЭВМ.
7.1. Основные элементы ЭВМ..........................................................
7.1.1. Арифметико-логическое устройство................................
7.1.2. Мультиплексирование многоразрядной шины...............
7.1.3. Запоминающие устройства..............................................
7.1.3.1. Постоянные запоминающие устройства…….....
7.1.3.2. Оперативные запоминающие устройства..........
7.2. Микро-ЭВМ и микропроцессор..................................................
7.2.1. Общие сведения об устройстве и работе ЭВМ..............
7.2.2. Особенности построения микро-ЭВМ.............................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 8. Средства отображения информации…………………..
8.1. Электронно-лучевые индикаторы.............................................
8.2. Полупроводниковые индикаторы..............................................
8.3. Жидкокристаллические индикаторы.........................................
8.4. Динамическая индикация...........................................................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Глава 9. Сенсорные экраны………………………………………….
9.1. Назначение, общий принцип действия. Классификация.........
9.2. Резистивные экраны...................................................................
9.3. Емкостные экраны......................................................................
9.4. Сенсорные экраны, использующие акустические волны, инфракрасное излучение и видеокамеры.......................................
Контрольные вопросы и задания.....................................................
Библиографический список..............................................................