Taháček

aně aplikací obvodů TTL v řadách LS, ALS a AS, jejichž vstupní proudy jsou značně redukovány ve srovnání se staršími řadami.
Zpracování signálů mechanických kontaktů logickými obvody - Patří sem různé spínače, přepínače, tlačítka, relé, klávesnice apod. - v kritických případech je nezbytné signál z mechanických kontaktů ošetřit speciálními obvody.
V nejjednodušším případě použijeme za spínačem integrační článek RC k časovému překlenutí přechodného děje při zapnutí nebo vypnutí kontaktu ( τ ≈ ms). Výstupní napětí členu RC se zpracovává invertorem s hysterezí.
Vedení se zkroucenými vodiči - tvořeno dvěma souběžnými izolovanými vodiči s průměrem drátu 0,5 mm nebo 0,3 mm, navzájem kolem sebe zkroucenými tak, že na 1 m délky připadá 25 až 40 zkrutů, tím je zaručena konstantní hodnota charakteristické impedance, ta by měla být co nejmenší, jinak vzrůstají přeslechy
Vlastnosti vedení se zkroucenými vodiči - snadné impedanční přizpůsobení; může být použito i pro přenos na elektricky dlouhé vzdálenosti; je odolné proti rušení; charakteristický odpor vedení bývá 100 až 130 Ω (někdy 50 až 200 Ω) při průměru drátu 0,5 mm, tloušťce izolace 0,05 až 0,1 mm a při 20 až 40 zkrutech na 1 metr délky; průměrná kapacita je 30 až 80 pF na 1 metr délky vedení; díky konstantní hodnotě charakteristické impedance jsou zkroucené vodiče vhodné pro přenosy na velké vzdálenosti (až 1000 m) s poměrně vysokými kmitočty (až nad 15 MHz); maximální útlum na kmitočtu 15 MHz je přibližně 2,8 dB pro vedení dlouhé 30 m.
Vlastnosti vedení s koaxiálním kabelem
Koaxiální kabely - většinou jen pro nejnáročnější případy
- charakteristický odpor 50 – 180 
- kapacita C = 30 až 100 pF/m.
- malý útlum (asi 2 až 5 dB/100 m na kmitočtu 10 MHz).
- jsou používány jako nesymetrická vedení
Koaxiální kabely mají však i nevýhody - Zabírají více místa; Obtížně se napojují; Mají větší hmotnost; jsou dražší.
Aplikační zásady pro návrh zařízení s digitálními obvody
Zabezpečení dostatečného chlazení součástek vhodným umístěním výkonově namáhaných součástek a chladičů; Vyloučení přeslechů vhodným prostorovým umístěním vodičů nebo jejich stíněním; Kvalitní rozvod zemí a napájecích napětí, spojování zemí různých zdrojů a částí obvodu, spojení zemí s kostrou a propojení zemí se spolupracujícím zařízením; Ochrana zdrojů proti zkratu a ochrana integrovaných obvodů proti přepětí; Dostatečná filtrace napájecích napětí elektrolytickými kapacitory a ve skupinách integrovaných obvodů keramickými kapacitory; Ochrana konektorů proti chybnému připojení označením nebo mechanickými klíči; Snadná výměna součástek s kratší dobou života (pojistky, žárovky); ošetření signálů z mechanických kontaktů proti vlivu odskakování kontaktů; Zpracování pomalu se měnících signálů logickými obvody s hysterezí charakteristikou Schmittova klopného obvodu; Ošetření nepoužitých vstupů logických obvodů a vstupů nepoužitých obvodů; K výstupům číslicových obvodů nepřipojovat přímo kapacitory s kapacitou větší než 0,5 až 1 nF; Ochrana logických obvodů a tranzistorů s indukční zátěží (relé) antiparalelně zapojenou ochrannou diodou, ochrana vstupů a výstupů obvodů proti přepětí; Zaručit, aby nemohlo být na vstupy obvodů CMOS přivedeno napětí, pokud obvody nemají připojeno napájecí napětí UDD; Správný návrh delších přenosových vedení a jejich správné impedanční
zakončení (zkroucený dvojvodič a koaxiální kabely); Zajistit snadnou diagnostiku zařízení; Zabránění výskytu hazardních impulsů a stavů; Nastavení definovaného stavu po zapnutí přístroje; Dodržení bezpečnostních předpisů; obsluha zařízení musí být za všech okolností
bezpečná; Kvalitní, úplná a jednoznačná dokumentace pro případné opravy nebo zhotovení
dalšího kusu; Ochrana proti vnějšímu rušení; Zabránit generování rušivých signálů; Nepřekročit povolené mezní parametry použitých součástek.
Pod pojmem časová manipulace budeme rozumět:
- generování standardizovaných impulsů na vyžádání hranou logického signálu,
- prodlužování, zkracování a časové posouvání (zpožďování, zdržování ) impulsů
- nebo kombinace těchto operací, včetně k tomu potřebného ošetření hran signálu.
Úprava hran logických signálů
TTL - strmost hran musí být větší než 1 V/µs, jinak vstupní signál při průchodu rozhodovací oblastí (1,3 až 1,5 V) na vstupu logického obvodu TTL vyvolá na jeho výstupu jeden nebo několik zákmitů než přejde výstupní napětí na odpovídající ustálenou úroveň
mezní přípustné hodnoty strmosti vstupního signálu u standardních obvodů TTL :
1,5 V/µs pro vzestupnou hranu
-3,3 V/µs pro sestupnou hranu.
Johnsonův čítač - pracuje s Johnsonovým (plazivým) číselným kódem
integrovaná podoba - např. 4017, 4022
nebo lze sestavit z jednodu..ích klopných obvodů
vstupní čítací impulsy ovládají řídicí vstupy v.ech klopných obvodů současně, čítač
pracuje synchronně
zpo.dění z čítacího vstupu na jednotlivé výstupy je ve v.ech případech přibli.ně
konstantní
Neúplná sčítačka - má dva vstupy A, B a dva výstupy S, P. Výstup S udává výsledek součtu jednobitových čísel A a B, výstup P generuje přenos vznikající při součtu.
Úplná sčítačka - jednobitová je sestavena ze dvou neúplných sčítaček. Má tři vstupy, ke vstupům A a B přibývá vstup pro přenos ze sčítačky nižšího bitu.
Úplná odčítačka - aritmetické odčítání obvykle pomocí součtu doplňkových čísel v zapojení se sčítačkami, v některých případech však může být vhodnější použít přímé odčítačky
Odčítání pomocí dvojkového doplňku převádí aritmetickou operaci rozdílu na
součet dvou čísel. záporná čísla vyjádřit ve dvojkovém doplňkovém kódu kladná čísla mají 0 na pozici nejvyššího bitu, naopak čísla záporná zde mají 1 odvození záporného čísla v doplňkovém dvojkovém kódu používáme zvláštní algoritmus:
1. vyjádříme absolutní hodnotu čísla jako kladné dvojkové číslo; 2. komplementujeme bit po bitu (0→1, 1→0); 3. přičteme číslo 1; 4. zanedbáme jakýkoliv přenos z nejvyššího bitu.
převod BCD→BIN a BIN→BCD - několik algoritmů
pro mikropočítače, obzvláště vhodné pro převod vykonáním určitého programu; pokud je nejdůležitějiší rychlost převodu, lze použít převodníků kódu naprogramovaných v pevné paměti např. pro kódy BCD a BIN existují specializované integrované převodníky, které lze řadit do kaskády k dosažení větší šířky slova obecně lze naprogramovat libovolnou paměť ROM, EPROM příp. EEPROM pro funkci převodníku mezi dvěma libovolnými jednoznačnými kódy; paměť se potom používá tak, že adresové vstupy jsou buzeny převáděným číslem ve vstupním kódu a na datových výstupech odebíráme toté. číslo, vyjádřené ve výstupním po.adovaném kódu rychlost převodu závisí na konkrétním typu použité paměti, většinou však pro 8 až 12-bitová slova nepřesahuje zpoždění dobu několik desítek ns
Dynamické vlastnosti převodníku DAC - určeny dobou převodu TP - maximální doba potřebná k ustálení výstupní analogové veličiny na správnou hodnotu s povolenou chybou za předpokladu konstantní hodnoty digitálního signálu C během převodu
maximální rychlost převodu (správně četnost převodu) - počet vstupních slov C, která mohou být převodníkem převedena na analogovou výstupní veličinu za jednotku času, je převrácenou hodnotou doby převodu TP
Násobicí digitálně analogové převodníky - schopny místo konstantního referenčního napětí UR nebo proudu IR zpracovávat na referenčním vstupu i časově proměnné napětí u1 nebo proud i1 u2 = D . u1
D kladné i záporné hodnot, u1 pouze jedné polarity dvoukvadrantový násobicí DAC
D kladné i záporné hodnot, u1 obojí polarity - čtyřkvadrantový násobicí DAC
požadavky na elektronické spínače - obě polarity i velký rozsah hodnot napětí nebo proudu, většinou tranzistory FET
Násobicí převodník DAC ve zpětné vazbě operačního zesilovače -- >
Nepřímé převodníky DAC:
mezipřevod vstupního čísla na jiný diskrétní signál, který je teprve převeden na výstupní analogový signál u podle druhu měronosné veličiny pomocného signálu rozeznáváme
a) nepřímé převodníky DAC s mezipřevodem na šířku impulsů,
b) nepřímé převodníky DAC s mezipřevodem na počet impulsů
konstantní délka převodu, šířka impulsu závisí na převáděném čísle, střední hodnota napětí u za filtrem typu DP je přímo úměrná převáděnému číslu C, používají se také v přesných kalibrátorech napětí
Sériové převodníky DAC- princip postupného řízeného kvantování referenčního napětí číslicovým signálem a sčítání váhových kvant jednotlivých bitů číslicového signálu sériový číslicový signál DS řídí spínač S, který při DS = 1 připojuje kladné referenční napětí UR do analogové sčítačky v analogové sčítačce se toto napětí sčítá s napětím uk-1, je. je udržováno na výstupu analogové paměti jako výsledek předchozího taktu převodu T k-1 součet napětí se dělí 2 a uloží se opět do analogové paměti vstupní n -bitové číslo se tedy převede na analogový signál postupně, a to celkem v n taktech taktování zajišťuje řídicí obvod s generátorem hodinových impulsů tento typ DAC se velmi často vyrábí v technologii s přepínanými kapacitory, přičemž dělením náboje na polovinu paralelním spojením dvou stejných kapacitorů se dosahuje přesné dvojkové kvantování výstupního napětí
Ideální převodní charakteristika převodníku ADC
statické parametry ADC - rozlišení převodníku ADC; přesnost převodníku - odchylka skutečné převodní charakteristiky od ideální; dynamický rozsah převodníku - udává se počtem efektivních bitů převodníku, prakticky reprezentuje odstup signálu od šumového pozadí; chyby převodníku i přesnost ADC se uvádějí v jednotkách vstupních analogových veličin nebo v počtu uLSB, resp. iLSB nebo v procentech vstupního rozsahu převodníku
chyby převodníku ADC - chyba napěťového posunu (offset), chyba zisku, chyba linearity (nelinearita), chyba monotónnosti (nemonotónnost)
dynamické vlastnosti ADC- doba převodu nebo přesněji rychlost n