Задачи по
схемотехнике
Перевести
следующие числа из десятичной системы счисления в двоичную и из двоичной в
шестнадцатеричную: 127,184,356,200,427.
127=128-1 =
1111111;
0111|1111= 7FH;
184=128+32+16+8=10111000;
1011|1000=B8H;
356=256+64+32+4=101100100;
1|0110|0100=164H;
200=128+64+8=11001000;
1100|1000=C8H;
427=256+128+32+8+2+1=110101011;
1|1010|1011=1ABH;
1.2. Перевести
следующие числа из шестнадцатеричной системы в двоичную и из двоичной в десятичную,
а также непосредственно из шестнадцатеричной в десятеричную: BD5H; 8E1H; CABH;
91DH; AF1H;
BD5H=1011|1101|0101=1+4+16+64+128+256+512+2048=3029;
162*11+162*13+160+5=3029;
8E1H=1000|1110|0001=1+32+64+128+2048=2273;
8E1H=8*162+4*161+1*160=2273;
CABH=110010101011=1+2+8+32+128+1024+2048=3243;
CABH=12*162+10*161+11=3243;
91DH=100100011101=1+4+8+16+256+2048=2333;
91DH=9*162+1*16+13=2333;
AF1H=101011110001=1+16+32+64+128+512+2048=2801;
AF1H=162*10+16*15+1=2801;
1.4. На вход
узла равнозначности подается серия импульсов, приведенная на рис.1.2. Построить
временную диаграмму выходного сигнала без учета задержек и фронтов, создаваемых
логическими элементами устройства.
1.6.
Синтезировать шифратор на пять входов
а) на элементах
ИЛИ-НЕ;
б) на элементах
И-НЕ;
Q1
1
a
b
1
c
Q2
d
e
Q3
&
&
&
a
Q1
b
Q2
c
Q3
d
e
1.8.
Синтезировать полный сумматор на элементах И-ИЛИ-НЕ.
A
1
&
&
1.11. На
рисунке приведена схема суммирующего 3 – разрядного счетчика на D – триггерах 155ТМ2:
Рис. 3 – разрядного двоичного
счетчика на D –
триггерах.
а) пояснить
принцип работы счетчика;
б) составить
таблицу переключений счетчика. Определить коэффициент пересчета (модуль счета) k;
в) построить
временные диаграммы сигналов на выходах Q1,Q2, и Q3;
г) определить
максимальную задержку, создаваемую счетчиком. Задержка создаваемая одним триггером,
tзтр=55нс;
а) Принцип работы счетчика: асинхронные входы
установлены в положение синхронной загрузки с входов D,C. На входе D установлено значение инвертированного выхода Q, поэтому при появлении на тактовом входе
С положительного перепада в триггер записывается значение входа D, а на выходе устанавливается инвертированное значение входа. В
случае счетчика типа делителя на два на выходе устанавливается сигнал того – же
уровня после подачи на вход С двух импульсов. Для переключения следующего
счетчика из одного уровня в тот же самый необходимо подать четыре импульса и т.
д., счет составляет 2 n где n –
количество триггеров, в данном случае 23=8 импульсам на входе. У данного счетчика есть одна особенность,
при включении выходы Q кроме первого принимают значения 1, поэтому после включения
счетчик необходимо обнулить, подав на вход R импульс.
б)
Таблица переключений счетчика.
Счет
Выход
1
2
3
С
0
Н
В
В
1
В
Н
В
2
Н
Н
В
3
В
В
Н
4
Н
В
Н
5
В
Н
Н
6
Н
Н
Н
7
В
В
В
Таблица составлена после
обнуления всех триггеров.
Коэффициент
пересчета или модуль счета k= 23.
в) Временные
диаграммы составлены для не инвертированных выходов Q1, Q2, Q3 после обнуления счетчика.
С
Q1
Q2
Q3
г) максимальное время задержки создаваемое
счетчиком происходит при переключении третьего триггера, поэтому максимальное
время задержки счетчика есть сумма времени задержки на каждом триггере с
момента поступления положительного перепада на вход С, tмзc=tтр1+tтр2+tтр3;
tмзс=3*tтр;
tмзс=3*55; tмзс=165нс.
1.13.
Суммирующий счетчик находится в нулевом состоянии. В каком состоянии он будет
находиться после подачи 64 и 67 входных импульсов?
Так как счетчик
считает до 23 , при 64 импульсах мы будем иметь состояния входов в состоянии Q1= H, Q2= H, Q3= H, так как 64 кратно 23 .
При 67
импульсах состояния входов будет Q1= B, Q2= B, Q3= H, так как
67- 64=3, третий импульс соответствует счету 2.
2.2.
Разработать схему не инвертирующего усилителя сумматора на 3 входа со
следующими коэффициентами суммирования по каждому из входов: 2; 5; 7.
Рассчитать значение Uвых
при Uвх1=1 В, Uвх2=0.2 В, Uвх3=0.05 В. Сопротивление обратной связи Rос=10 кОм.
Roc
R1
Uвых=U1+U2+…Un;
R’o.c=10 KOm;
Ro.c/R1=R’o.c/R’1+R’o.c/R’2+…+R’o.c/R’n;
Uвых=2U1+5U2+7U3;
R’1=R’o.c/2=5 KOm;
R’2=R’o.c/5=2 KOm;
R’3=R’o.c/7=1.42 KOm;
Ro.c/R1=10KOm/5KOm+10KOm/2KOm+10KOm/1.42KOm;
R1=10KOm/2+5+7=10KOm/14=714 Om;
Uвых=2*1+5*0.2+7*0.05=3.35B;
2.3. Разработать
схему трехвходового суммирующего интегратора со следующими постоянными интегрирования:
t=7 мс. Рассчитать и начертить значение Uвых при
постоянных значениях Uвх1=0.1 В, Uвх2=0.2 В, Uвх3=0.05 В на участке изменения выходного напряжения от 0 до
напряжения насыщения Uнас=10 В. Конденсатор в цепи отрицательной обратной связи Сос=
100нФ.
U1
U2
U3
Uвых
Uвых=-1/R1*C1ò(U1+U2+…+Un)d;
если R1=R2=…Rn;
ic=iR1+iR2+…+iRn так что,
-C(dUвых/dt)=(U1/R1)+(U2/R2)+…+(Un/Rn);
При
R1=R2=…=Rn имеем dUвых=-(U1+U2+…+Un)/C1R1.
Проинтегрировав
это равенство
Uвых=-1/RC(U1+U2+…+Un)dt;
t=R*C;
7*10-3=R*100*10-9;
R1=7*10-3/100*10-9;
R1=70
kOм;
так как t для всех
входов равно одному времени
интегрирования следует, что R1=R2=R3.
max Uвых
=10 B – напряжению
насыщения ;
min Uвых = 0B ;
10B=(-1/(70*103Om*100*10-9F))*0.35B*t;
10/(-1/70000*100*10-9)*0.35=0.2c;
2.4. Докажите,
что дифференциальный усилитель может выполнять математическую операцию вычитания
двух чисел.
Rос
Uвых
Uвых=U3(R’oc/R’1)+U4(R’oc/R’2)-U1(Roc/R1)-U2(Roc/R2);
если Roc/R1+Roc/R2=R’oc/R’1+R’oc/R’2;
2.7. Начертить
гистерезисную схему сравнения двух напряжений. Объяснить принцип ее работы.
Uвых
В качестве
гистерезисной схемы сравнения примем триггер Шмитта с двумя источниками питания,
уровни включения и выключения и выключения которого не совпадают, как у
обычного компаратора, а различаются на величину, называемую гистерезисом
переключения DUe.
Когда UвхUвто, то выходное напряжение становится
отрицательным и стремится к –Uнас, т.е. к максимальному отрицательному выходному напряжению
компаратора. Отрицательное выходное напряжение вызывает падение напряжения на
не инвертирующем входе до напряжения нижней точки опрокидывания. Компаратор не
изменит своего состояния, пока Uвх>Uнто.
2.8. Начертить
временные диаграммы выходных напряжений Uвых одно-пороговой и гистерезисной схем
сравнения для заданных входных напряжений Uвх1, Uвх2.
3.1. Начертить
структурную схему АЦП «напряжение – код» параллельного типа. Объяснить принцип
его работы.
Uоп
R1
R2
R3
R4
АЦП параллельного типа состоит из
резисторного делителя на резисторах, линейки компараторов и преобразователя
кода. На вход Uвх
поступает оцифровываемый аналоговый сигнал, а на вход Uоп подается опорное напряжение, которое
через резисторный делитель распределяется на входы компараторов. Так как Uвх подаётся на не инвертирующий вход, то
выходное напряжение будет велико, когда Uвх>Uоп, и мало, когда UвхUоп на выходе компаратора Kn устанавливается высокий логический
уровень, далее берется наибольший разряд Kn, на котором устанавливается высокий
логический уровень в линейке компараторов, код подаётся на шифратор и
преобразуется в соответствующий двоичный код.
Список
литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://www.cooldoclad.narod.ru/