Электрические фильтры; корректоры и регуляторы частотных характеристик.

Понятие информации; общая характеристика процессов создания, сбора, передачи, обработки, накопления и хранения информации средствами вычислительной техники; технические и программные средства реализации информационных процессов.

Информация (лат. сведения, разъяснения, суждения) – отражение предметного мира с помощью символов, знаков, сигналов.

Информация не может существовать без объектов, выдающих ее, передаваться без соответствующих объектов, способных ее переносить, и восприниматься без объектов, способных ее принимать. Простейшая информационная система состоит из источника информации, канала связи и приемника информации.

Свойства информации:

1) достоверность – она не искажает истинное положение дел (это свойство связано с истинностью и ложностью информации).

2) полнота – ее должно быть достаточно для принятия решения (зависит от ее количества, подробности, всесторонности, всегда можно что то добавить).

3) ценность – зависит от того, насколько она важна.

4) понятность – представление в понятном виде.

5) доступность (связана с возможностью ее воспринимать, понимать и использовать).

6) краткость.

7) актуальность.

Информацию человек воспринимает с помощью органов чувств. Информацию человек не только воспринимает, но и сам является ее источником с помощью речи, жестов, письма, графики. Образ человека несет информацию, по которой его узнают, отличают от других людей. Много информации он получает по телевидению, радио, печати, читая книги, просматривая фильмы, в разговорах с другими людьми.

Информация может существовать в следующем виде: текстов, рисунков, чертежей, фотографий; световых или звуковых сигналов; радиоволн; электрических или нервных импульсов; магнитных записей; жестов, мимики; запахов и вкусовых ощущений; хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов.

Способы представления информации:

1) графический (схема, рисунок, график).

2) алфавитный, с использованием языка. Алфавит – минимальный набор символов для представления любых объектов данного языка (0, 1).

3) звуковой.

Схема передачи информации – схема Шеннона.

1) источник информации

2) кодирующее устройство

3) канал связи

4) декодирующее устройство

5) получатель.

Кодом называют совокупность знаков (символов), предназначенных для представления информации в соответствии с определенными правилами. Такое представление называют кодированием. Кодируют информацию с целью ее передачи, хранения, преобразования. Совокупность предназначенных для кодирования знаков называют алфавитом языка кодирования. Одно и то же понятие на различных языках может кодироваться различными способами. В информатике и ВТ широко используется алфавит, имеющий два знака 0 и 1, да и нет, истина и ложь, вкл и выкл. Такой алфавит – двоичный. В соответствии с этим введена и наименьшая единица информации – бит. Для кодирования в двоичном алфавите N событий, сообщений, состояний требуется I=log2N бит информации. Последовательность символов называют словом. Эта формула называется формулой Хартли.

Под данными понимаются объекты любой формы, выступающие в качестве средства представления информации. Можно сказать, что данные – это информация, зафиксированная в определённой форме. Одни и те же данные могут нести различную информацию для разных потребителей. Фиксация информации в виде данных осуществляется с помощью конкретных средств (языковых, изобразительных, числовых и т.д.) на конкретном физическом носителе. Носитель – средство переноса информации в пространстве и времени.

Формальное назначение ЭВМ заключается в обработке данных. Причём ЭВМ обрабатывает данные без учёта их смыслового содержания. Для этой обработки используются лишь математические операции. Оценивать смысловое содержание данных может только человек.

Для того, чтобы использовать ЭВМ для обработки данных, необходимо располагать некоторым способом представления данных. Способ представления данных будет зависеть от того, для кого эти данные предназначены: для человека (внешнее представление) или для ЭВМ (внутреннее представление).

Во внутреннем представлении данные могут быть описаны в аналоговой (непрерывной) или цифровой (дискретной) формах. В соответствии с этим различают аналоговые и цифровые ЭВМ. Практически все используемые ЭВМ в настоящее время являются цифровыми. Таким образом, любые данные в современных ЭВМ представляются в виде целых чисел.

Данные, обрабатываемые на ЭВМ, могут быть представлены в различных видах: набор символов (текст), звук (мелодия), изображение (фотографии, рисунки, схемы), вещественные и целые числа (числовая информация).

Принцип действия, схема включения, режимы работы, статические характеристики, параметры, электрические модели, частотные и импульсные свойства полевого транзистора с управляющим электронно-дырочным переходом, транзистора со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП).

Полевые транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы, в которых прохождение тока обусловлено дрейфом основных носителей заряда под действием продольного электрического поля. Управление током в полевых транзисторах осуществляется путем изменения электропроводности токопроводящего участка полупроводника поперечным электрическим полем. Это поле создается напряжением, приложенным к управляющему электроду.

В настоящее время промышленностью выпускаются два типа полевых транзисторов: с управляющим р-п -переходом и изолированным затвором структуры металл-диэлектрик-полупроводник, называется кратко МДП-транзисторами.

Полевые транзисторы с управляющим р-п -переходом могут быть изготовлены на основе кристалла полупроводника п- или р- типа.

Упрощенная структура кристалла полевого транзистора с управляющим р-п -переходом, изготовленного на основе п -типа на рис. 1. Транзистор состоит из области п -типа и двух обрастей р -типа. Области р -типа соединяется вместе и образуют управляющий электрод, называемый затвором (З).

На границах раздела полупроводников п- и р- типа образуются запирающие слои, обладающие высоким сопротивлением. Часть полупроводниковой области п -типа, заключенную между р-п -переходами, называются каналом (К). Если к каналу подсоединить внешний источник постоянного тока, в канале создается продольное электрической поле, под действием которого электроны в канале перемещаются в сторону положительного полюса источника напряжения.

рис. 1. Структура кристалла полевого транзистора с управляющим р-п -переходом и каналом п -типа

Полупроводниковая область, от которой начинают движение основные носители заряда в канате, называется источником (И), а область, к которой эти носители движутся, - стоком (С).

Движение основных носителей заряда в канале за счет напряжения на стоке относительно истока обусловливает прохождение тока в канале и в цепи стока .

При увеличении напряжения источника смещающее обратное напряжение на р-п-переходах увеличивается, запирающие слои расширяются, уменьшая сечение канала. При этом электропроводность канала и проходящий через него ток уменьшаются. Таким образом. Изменяя напряжение на затворе, можно управлять током, проходящим через канал полевого транзистора. При некотором напряжении на затворе может произойти смыкание областей объемного заряда, т.е. канал перекрывается. Напряжение на затворе (при =0), при котором канал перекрывается, называется напряжением отсечки и обозначается .

На рис. 1 показан транзистор с каналом п -типа. Если в качестве исходного материала используются полупроводник с дырочной электропроводностью, то транзистор имеет канал р -типа.

На рис. 2, а дано условное графическое изображение и схема включения полевого транзистора с управляющим р-п -переходом и каналом п -типа, а рис. 2, б – с каналом р -типа.

рис. 2. условные графические изображения и схемы включения полевых транзисторов с управляющим р-п -переходом.

Статические стоковые характеристики. Стоковые характеристики полевого транзистора, выражающих зависимость при =const, изображены на рис. 3.

рис. 3. Семейство стоковых характеристик полевого транзистора с управляющим р-п -переходом и каналом п -типа.

Область стоковых характеристик, соответствующая напряжениям , называется крутой или омической. Последнее называние связано с тем, что дифференциальное сопротивление канала полевого транзистора в данной области определяется напряжением на затворе.

Участки стоковых характеристик, снятые при , соответствуют перекрытию канала (или насыщению). При напряжении , большем напряжения перекрытия, увеличиваются длина перекрытой части канала и его сопротивление (рис. 4).

рис.4 Иллюстрация сужения канала за счет тока стока .

Стоковые характеристики полевого транзистора с управляющим р-п-переходом могут быть достаточно представлены аналитической зависимостью тока от напряжений , и :

Для крутой области: , (1)

Для пологой области: . (2)

Статические вольт-амперные характеристики передачи. Статические вольт-амперная характеристика передачи, называемая также стоказатворной, проходной или характеристикой управления полевого транзистора, отображает зависимость в режиме перекрытия канала. Следовательно, эта характеристика описывается уравнением (2). Она может быть получена экспериментально либо путем перестроения стоковых характеристик, как показано на рис. 5. вид характеристик показывает, что при увеличения напряжения , смещающего р-п-переход в обратном направлении, ток стока уменьшается, а при = ток стока становится равным нулю.

рис. 5. Перестроение стоковых характеристик в стокзатворные.

Входные характеристики. Входные, или затворные, характеристики полевых транзисторов выражают графическую зависимость при =const. На рис. 6 показана входная характеристика полевого транзистора с управляющим р-п -переход и канала п -типа. При рабочих напряжениях на затворе р-п-переход затвор-канал смещается в обратном направлении и входной ток транзистора незначителен. При прямом на затворе р-п-переход затвор-канал отпирается и входной ток резко увеличивается. Изменение напряжения влияет на распределение поля в канале.

рис. 6. Входная характеристика полевого транзистора с управляющим р-п-переходом.

В полевых транзисторах с изолированным затвором затвор изготавливается в виде металлической пластины, изолированной пленкой диэлектрика от полупроводника. Роль канала в таких транзисторах выполняет тонкий поверхностный слой кристалла с измененным типом электропроводности.

В зависимости от способа изменения типа электропроводности на поверхности кристалла различают транзисторы с индуцированным и встроенным каналами. Такие приборы называют МДП-транзисторами, подчеркивая, что они имеют структуру металл-диэлектрик-полупроводник.

Усилитель узкополосный и широкополосный. На практике принято называть усилитель узким, если полоса пропускания частот уже, чем это минимально необходимо для качественного восприятия спектра усиливаемого сигнала.

Апериодические усилители.

Условие 1. fmin/fmax>>1

Условие 2. fmin/fmax=1

Под апериодическими сигналами понимают любой сигнал может быть разложен на гармонические составляющие, образующие дискретный спектр при периодической функции или аналоговый спектр при непериодической функции с граничными частотами fmin и fmax. Сигналы первого вида характеризуются условием 1. К ним относятся сигналы звуковой частоты (от микрофона) сигналы построенные в линию от устройства многоканальной телефонной связи. Для сигналов второго вида характеризуются условием 2. Состав спектра такого сигнала сосредоточен около несущей частоты F0.

Для усиления сигналов 1-го и 2-го вида используют апериодические усилители, к ним относя усилители постоянного (УПТ), усилители звуковой частоты, телевизионные усилители и т.д. Для усиления второго сигнала используют радиочастотные усилители.

Обратные связи в усилителях

Обратной связью (ОС) называется связь между входными и выходными цепями какого-либо устройства. В зависимости от соотношения фаз колебаний, поступающих на вход усилителя от источника сигнала и с выхода усилителя через цепь обратной связи, обратная связь может быть положительной (ПОС) и отрицательной (ООС).При ПОС фазы этих колебаний совпадают и коэффициент усиления возрастает. ООС снижает коэффициент усиления. ОС делятся на полезные, специально вводимые и вредные, или паразитные (в том числе внутренние).

По способу осуществления различают ОС по напряжению, току и смешанную. По способу введения напряжения ОС во входную цепь - параллельную (рис. 2) и последовательную (рис. 3). При обратной связи по току напряжение ОС пропорционально выходному току.

Рис. 2 - Структурная схема усилителя с последовательной ООС по напряжению

Рис. 3 - Структурная схема усилителя с параллельной ООС по напряжению

В УЗЧ в основном применяют ООС по напряжению. При последовательной ООС по напряжению напряжение сигнала снимается с нагрузки Zн и через цепь обратной связи с коэффициентом передачи β<1 подается во входную цепь, где вычитается напряжение обратной связи Uос из входного напряжения Uвх. При параллельной ООС из входного тока Iвх вычитается ток обратной связи Iос.

Для того, чтобы определить, какой является связь - по току или по напряжению, необходимо учитывать тот факт, что ОС по току исчезает при обрыве нагрузки, а ОС по напряжению - при коротком замыкании (КЗ). Для того, чтобы определить, является ли ОС последовательной или параллельной, необходимо учесть тот факт, что последовательная ОС исчезает при обрыве источника сигнала, параллельная ОС исчезает при коротком замыкании (КЗ) источника сигнала.

При очень малом выходном сопротивлении источника сигнала (Zс→0) параллельная обратная связь неосуществима, т. к. источник сигнала закорачивает цепь обратной связи. При очень большом выходном сопротивлении источника сигнала неосуществима последовательная ОС, т. к. при Zс→∞ цепь обратной связи разорвана.

Влияние ООС на параметры усилителя зависит от вида связи. При последовательной ООС коэффициент усиления тока не изменяется. Коэффициент усиления напряжения определяется из выражения:

Коос = К / (1 + βК),
где К - коэффициент усиления напряжения без ООС;

(1 + βК) - глубина обратной связи.

Входное сопротивление усилителя с последовательной ООС определяется из выражения:

Zвх.оос = Zвх(1 + βK)

При параллельной ООС коэффициент усиления напряжения не изменяется, коэффициент усиления тока уменьшается в (1 + βKI) раз, входное сопротивление уменьшается в (1 + βK) раз.

Влияние ООС на выходное сопротивление усилителя определяется только способом снятия ОС с выхода усилителя, т. е. зависит от вида связи - по току или по напряжению. При введении ООС по току выходное сопротивление увеличивается, по напряжению - уменьшается.

При введении частотно-независимой ООС по напряжению стабилизируется выходное напряжение, и как следствие, уменьшается неравномерность АЧХ. При помощи частотно-зависимой ООС можно придать АЧХ усилителя различную форму.

При введении последовательной ООС по напряжению уменьшается коэффициент гармоник при условии, что ОС является отрицательной как для первой, так для высших гармоник сигнала. Если для какой-либо высшей гармоники ОС окажется положительной, например, вследствие фазовых сдвигов на высших частотах, коэффициент гармоник может возрасти. Следует помнить, что введением ООС нельзя сделать искажения меньшими, чем они были на входе усилителя. Уровень собственных шумов усилителя при введении ООС также уменьшается.

Устойчивость усилителя с ООС зависит от коэффициента усиления и коэффициента передачи цепи обратной связи, т. е. от глубины ООС. При глубокой ООС фазовые сдвиги на низших и высших рабочих частотах обуславливают появление ПОС, которая вызывает неустойчивость работы усилителя, а иногда и самовозбуждение. Из-за этого в усилителях с глубокой ООС необходимо расширять диапазон частот с линейной ФЧХ.

Использование ПОС позволяет повысить коэффициент усиления или получить отрицательное выходное сопротивление усилителя, что приводит к улучшению работы акустических систем (АС). Одновременно с ПОС необходимо обязательно применять ООС, иначе работа усилителя будет неустойчивой.

Схема с ОК

Резисторы R_Б ,R_К , R₁, R₂ –обеспечивают режим транзисторов по постоянному току.

Разделительные конденсаторы не могут усиливать постоянный сигнал, и нужны для сохранения постоянной составляющей. Разделительные емкости предназначены для устранения взаимного влияния по постоянному току, поэтому положение рабочей точки не зависит от подключения источника сигнала и резистора нагрузки. Фильтрующая емкость служит для предотвращения попадания сигнала в цепь источника питания и устранения паразитной связи между каскадами возникающей за счет общего источника питания. Блокировочный конденсатор С_БЛ шунтирует резистор R_Э в рабочем диапазоне частот, тем самым устраняя отрицательную обратную связь по току на частоте сигналов.

Междукаскадные связи

Для получения не искаженной формы и заданной мощности полезного сигнала на выходе усилителя необходимо применять несколько каскадов усиления.

Между этими каскадами существуют различные связи.

· Через разделительные конденсаторы (Емкостная связь).

· С помощью трансформатора (Трансформаторная связь).

· Непосредственная (Гальваническая связь).

В усилителях низкой частоты распространена емкостная связь.

Непосредственная связь (Гальваническая)

Трансформаторная связь

6. Каскады предварительного усиления; оконечные усилительные каскады; широкополосные и импульсные усилители; функциональные устройства на ОУ.

Усилители осуществляют увеличение энергии управляющего сигнала, за счет энергии вспомогательного источника. Входной сигнал является. как бы шаблоном, в соответствии с которым регулируется поступление энергии от источника к потребителю усиленного сигнала.

Каскады предварительного усиленияпредназначены для повышения уровня сравнительно слабого сигнала. Эти каскады принято классифицировать по характеру сопротивления нагрузки в выходной цепи транзистора. Наибольшее применение получили резистивные УК, сопротивлением нагрузки которых служит рез-ор.

Рис.1. УК на n-p-n транзисторе по схеме с ОЭ с фиксированным током базы

Рис.2. УК на n-p-n транзисторе по схеме с ОЭ и коллекторной термостабилизацией

Рис.3. УК на n-p-n транзисторе по схеме с ОЭ и эмиттерной термостабилизацией

Одиночный УК содержит: транзистор, цепь смещения раб. точки, цепь питания коллекторной цепи, цепь вх. сигнала и цепь нагрузки. Резисторы Rк, Rэ, Rб, R1,R2 обеспечивают режим транзистора по постоянному току. Разделительные емкости Ср1 и Ср2 предназначены для устранения взаимного влияния по постоянному току предыдущей части схемы на последующую и наоборот. В результате между указанными частями схемы отсутствует гальваническая связь по постоянному току, то положение раб. т. не зависит от подключения источника сигнала и резистора нагрузки. Конденсатор фильтра Сф служит для предотвращения попадания сигнала в цепь источника питания и устранения паразитной связи между каскадами, возникающей за счет общего источника питания. Блокировочный конденсатор Сэ шунтирует рез-ор Rэ в рабочем диапазоне частот и тем самым устраняет отрицательную обратную связь по току на частоте сигнала.

Рис.4. УК на n-p-n транзисторе по схеме с ОБ и эмиттерной термостабилизацией

Рис.5. УК на n-p-n транзисторе по схеме с ОК и эмиттерной термостабилизацией

Для схемы с ОБ входной сигнал подается через разделительный конденсатор с-Ср1 между эмиттером и базой, т.к. база транзистора через конденсатор Сбл1 соединена с землей. Нагрузка Rн подключена к точкам Б и К посредством конденсаторов Ср2 и Сбл1.

На рис. 5 термостабилизация рабочей точки осуществлена схемой эмиттерной термостабилизацией. Входной сигнал подается на базу, а нагрузка подключена к эмиттеру.

Сравнительная оценка УК. Самое высокое Rвх имеет схема с ОК. Самое низкое – ОБ. Самое низкое Rвых – ОК. Самое высокое – ОБ. Более высокий Ku~ могут иметь схемы с ОЭ и ОБ. ОК всегда имеет коэф-т усиления по напряжению <1. Макс. K_I~ им. схемы с ОК и ОЭ.

ОЭ: Rвх=R1||R2||rвх; rвх=rб+(1+β)(Rэ+rэ), где β-коэф-т передачи тока базы; Rвых=Rk||rk*; коэф-т усиления по напр-ю K_U~=β[(γвхγвых)/(Rг+Rвх)]Rн≈Rк/Rэ, где γвх-коэф-т передачи тока вх. цепи, γвых- коэф-т передачи тока вых. цепи; γвх=Rб/(Rб+rвх); γвых=Rк/(Rк+Rн); K_I~= γвх γвых β; K_P~= γвх² γвых² β² Rн/(Rг+Rвх).

ОК:

Rвх=R1||R2||rвх

rвх=rб+(1+β)[(rэ+Rэ||Rн)||rк*];

Rвых=Rэ||(([Rг||Rб]+rб)/(1+β)+rэ);

K_U~= γвх (1+β)(Rн||Rэ||rк*)/(Rг+Rвх);

γвх=Rб/(Rб+rвх);

γвых=Rэ/(Rэ+Rн);

K_I~= γвх γвых (1+β);

K_P~=(Rн||Rэ||rк*) γвх² γвых (1+β)² /(Rг+Rвх).

ОБ:

Rвх=Rэ||rвх;

rвх=rэ+(1-α)rк,

где α -коэф-т передачи тока эмиттера;

Rвых=Rк||(rб+rк);

K_U~= γвх γвых α Rн/(Rг+Rвх);

γвх=Rэ/(Rэ+rвх);

γвых=Rк/(Rк+Rн);

K_I~= γвх γвых α;

K_P~= γвх² γвых² α ² /(Rг+Rвх).

Оконечные УК. Выходная мощность, отдаваемая нагрузке, создается оконечными каскадами, представляющими собой каскады усиления мощности. Выходные каскады усиления или усилители мощности служат для обеспечения в нагрузке заданной мощности переменного сигнала. Они бывают:1) однотактными: транзистор работает в классе А, когда токи в транзисторе существуют в течении всего периода колебания входного сигнала. Раб. т. лежит на середине линейного участка сквозной характеристики управления. Чаще всего координаты этой точки соответствуют номинальному току коллектора и номинальному коллекторному напряжению. Недостаток класса А: теоретический низкий КПД коллекторной цепи. 2) двухтактными: позволяет достигнуть существенно > мощности неискаженного усиления и более выс. КПД. Схема двухтактного эмиттерного повторителя на транзисторах противоположных типов, но с идентичными пар-ми, образующих комплементарную пару:

Рис.6. Двухтактная схема класса В с симметричными источниками питания.

Для питания коллекторной цепи используются 2 одинаковых источника питания, создающих обр. включение коллекторных переходов. Резисторы R1 и R2 одинаковы и при Uвх~=0 они фиксируют потенциал баз транзисторов, = потенциалу корпуса.

Широкополосные и импульсные усилители. Для усиления сигнала чаше всего используют монолитные интегральные схемы (ИС). Для достижения наилучших резисторов, в некоторых задачах используют специально разработанные ИС. К классу таких решений относятся схемы широкополосных и импульсных усилителей.

Широкополосные усилители (ШУ) обладают сравнительно большим динамическим диапазоном, и высокой линейностью амплитудной характеристики. Составляющие усиливаемого сигнала, занимающие полосу частот fmin..fmax, должны в одинаковой степени усиливаться усилителем, чтобы сохранить характер сигнала. При разработке схемы усилителей, верхняя граничная частота которых превышает 100 кГц, следует принимать во внимание некоторые их особенности, основные причины, которых - влияние на величину граничной частоты ШУ:1) частотная зависимость коэффициентов усиления по току реальных транзисторов, кот. определяется их технологическими параметрами; 2) наличие паразитных емкостей, которые с внешними сопротивлениями образуют ФНЧ.

Импульсные усилители (ИУ) предназначены для усиления импуль­сов, имеющих широкий спектр частот. Нижняя частота усиливае­мых колебаний может быть порядка единиц или десятков Герц, а верхняя-порядка нескольких мегагерц.

Для испытания ИУ на их вход подается прямоугольный импульс достаточно большой длительности τ и имеющий плоскую вершину и крутой фронт.

Рис.7. Испытательный прямоугольный импульс и отклик на него ИУ: а)импульс на входе усилителя, б)фронт и начальная часть вершины выходного импульса.

Время от начала подачи вх. импульса до момента вре­мени, когда высота вых. импульса достигает половины уста­новившегося значения, наз. временем задержки или време­нем запаздывания tз. Если вх. измерительный импульс силь­но отличается от идеального прямоугольного импульса, то за на­чало отсчета берут время, соответствующие середине фронта вх. импульса.

Длительность фронта вых. импульса характеризуют вр. нарастания t_H.За время нарастания мгновенное значение вых. импульса изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения. Длительность переходного процесса характеризуют время установления t_уст в течение кот-го вых. напряжение изме­няется от 1-го пересечения уровня 0,1 до последнего пересече­ния с уровнем 0,9 от установившегося значения.

Функциональные устройства на ОУ. ОУ применяют в линейных схемы в качестве:

1)усилителей постоянного тока, где вых. напряжения изменяется при изменении уровня постоянного напряжения на входе.

2)усилители переменного тока, когда ОУ дает отклик на сигнал переменного тока и не реагирует на сигнал пост-го тока. 3) ОУ в стабилизаторах напряжения. При малых токах нагрузки ОУ используют как источник стабилизированного напряжения. 4) ОУ как дифференциатор. Когда вых. напряжение является производной от формы вх. сигнала. 5) ОУ как интегратор. Когда вых. напряжение представляет собой интеграл от вх. напряжения со знаком «-».

ОУ применяются в нелинейных схемах в качестве:

1]ограничитель напряжения. Когда шкала вх. напряжений велика для вх. напряжений некоторых схем, прибегают к ограничению сигнала с использованием спец. схемы включения ОУ.

2]детектор нуля. При включении ОУ без обратно связи усилитель очень чувствителен к изменениям вх. напряжений. 3] выделения абсолютной величины сигнала. Вых. сигнал отклоняется только в положительную сторону независимо от полярности вх. сигнала. 4] схемы выборки – хранения.

5] малосигнального диода. Использование ОУ без обратной связи.

6] компаратора. Компаратор служит для сравнения двух напряжений. Одно из этих напряжений явл. опорным, а др. – изменяющееся во времени напряжение сигнала.

ОУ применяют в схемах генераторов сигналов: - синусоидальной формы.

- прямоугольной формы.

- треугольной формы.

- пилообразных колебаний.

ОУ прим. в цифровых схемах в качестве:

- триггера Шмита, который служит для получения на выходе сигнала, переключающегося скачком при достижении на его вх. некоторого предварительно заданного уровня.

- ждущего мультивибратора, кот. выдает на вых. импульс напр-ия определенной длительности t после возбуждения сх импульсом запуска большой или малой длительности.

Активные RC- фильтры

Активные фильтры на основе ОУ находят широкое применение в измерительной аппаратуре. Активные фильтры состоят из ОУ, работающих в литейном режиме, и пассивных элементов, а также элементов R и C. Одним из направлений реализации активных RC – фильтров является применение схем с активными элементами, в которых используются обратные связи. Передаточные функции таких цепей представляют собой отношение двух операторных полиномов. Аппроксимация характеристик активных фильтров сводится к выбору таких коэффициентов этих полиномов, которые обеспечивают наилучшее в том или ином смысле приближение к желаемым амплитудно-частотной (АЧХ) или фазово-частотной (ФЧХ) характеристикам фильтра.

Наиболее широко применяются следующие типы фильтров, отличающиеся друг от друга подходом и нахождению наилучшей аппроксимации. Это фильтры Баттерворта, Чебышева, инверсный Чебышева, эллептический, Бесселя.

Идеальный фильтр пропускает с одинаковым коэффициентом (равным, например единице) колебании частот в полосе пропускания фильтра. Вне полосы пропускания фильтр имеет коэффициент передачи равный нулю. Однако идеальный фильтр физически нереализуем.

Шифраторы.

Шифратор (кодер) — логическое устройство, выполняющее логическую функцию (операцию) — преобразование позиционного n-разрядного кода в m-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код.

Различают приоритетные и неприоритетные шифраторы. Различие их заключается в том, что для неприоритетных шифраторах разрешается подача только 1 активного сигнала на вход. У приоритетных шифраторов разрешается одновременная подача несколько сигналов на вход. Неприоритетные шифраторы осуществляют преобразование десятичного номера активного входа в двоичный эквивалент этого номера.

Шифраторы применяются в контроллерах прерывания, а также в качестве преобразователей напряжения в код для кодирования, например, номера клавиш.

Дешифратор преобразует двоичный код на входах в активный сигнал на том выходе, номер которого равен десятичному эквиваленту двоичного кода на входах.

В полном дешифраторе количество выходов , где n – число входов. В неполном дешифраторе .

Преобразователь кодов называется цифровое устройство, осуществляющее преобразование слов входного алфавита (x1, х2,..., хn) в слова выходного алфавита (y1, y2,..., yk). Различают весовые и невесовые. Весовые п. к. преобразуют информацию из одной системы исчисления в другую. Невесовые преобразуют информацию для ее дальнейшего отображения. Преобразователь двоично-десятичного кода:

На рис. показан фрагмент подключения 1 сегмента индикатора к выходу схемы. Такой преобразователь кодов снабжен 4-мя входами, так как для кодирования десятичных цифр от 0 до 9 достаточно 4-х двоичных цифр и 7-ю выходами.

Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду. Мультиплексор - это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный.

Структуру мультиплексора можно представить следующей схемой:

Демультиплексор — схема, выполняющая функцию, обратную функции мультиплексора, т. е. это комбинационная схема, имеющая один информационный вход (х1), n информационных выходов (F1 - Fn) и k управляющих входов . Обычно, так же как и у мультиплексоров, 2k — n.

Демультиплексор реализует следующую функцию:

Демультиплексоры эффективно используются для преобразования последовательного кода в параллельный.

Регистры -последовательное или параллельное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.

Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, обычно D, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Регистры с параллельной записью называются также регистрами памяти. В них могут использоваться как регистры «защелки», так и регистры с динамическим управлением.

Последовательные регистры также наз. регистрами сдвига. Выполняются на основе триггеров с синхронизированным входом.

Цифровой счетчик импульсов - это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2ⁿ - 1, где n - число триггеров. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие - счет на уменьшение. Наиболее часто на практике применяются двоичные и десятичные счетчики и делители. Десятичные счетчики по структурной организации подразделяются на последовательные и параллель­ные. Первые, как это видно по самому названию, работают в режиме по­следовательной подачи счетных импульсов на входы разрядов, вторые — в режиме параллельной подачи. Поскольку обработка сигналов всегда требует определенного времени, то параллельные счетчики оказываются более быстродействующими, чем последовательные, и работают при более высо­кой частоте синхронизации. Счетчики и делители (по модулю n) под­разделяются на синхронные (у которых разряды деления синхронизуются поступающими извне тактовыми импульсами) и на асинхронные (у которых каждый данный разряд синхронизует следующий разряд деления).

ЗУ. В ЭВМ используется запоминание цифровой информации. На­пример, на перфолентах и перфокартах информация записывается пробиванием отверстий — перфорацией. Широко применяются уст­ройства с магнитной памятью на магнитной ленте, магнитных дис­ках и барабанах.

По времени хранения информации ЗУ делятся на постоянные (ПЗУ) и оперативные (ОЗУ). В ПЗУ ин­формация хранится длительное время и сохраняется при выключе­нии источников питан