Зайцев А.П. Общая электротехника и электроника. Учебное пособие: Часть II

Подождите немного. Документ загружается.

171

Каждая из микросхем имеет разрешающий вход ВК (выборка кристал-

ла), и линии входных данных «Вх Д» и выходных данных «Вых Д».

Для наращивания разрядности необходимо увеличить количество

микросхем по числу разрядов обрабатываемых слов и запараллелить ад-

ресные входы А1.

Вх. Д Вых. Д

21 20 21 20

1-я линия

А2

2-я линия

А1

Рис. 9.66

Для наращивания числа ячеек ЗУ необходимо организовать несколь-

ко линеек микросхем в соответствии с необходимым числом ячеек.

При этом потребуется дополнительный дешифратор линеек, воздействую-

щий своими выходами на входы ВК линеек микросхем. Разрядность кода

адреса, поступающего на дешифратор, будет определяться числом линеек.

Структура общего адреса А, поступающего на ЗУ, будет определяться

как А= А2 А1. Так например, если требуется адресоваться к ячейке в пер-

вой линейке, то необходимо сформировать разряды адресной части А2,

Вх

Вых

Вх

Вых

Вх

Вых

Вх

Вых

172

делающие активным первый выход дешифратора, и разряды адресной час-

ти А1, раскрывающие соответствующую ячейку первой линейки. Осталь-

ные линейки будут закрыты по входам ВК соответствующими неактивны-

ми выходами дешифратора.

9.10.2 Постоянные запоминающие устройства

ОЗУ заключается в том, что они зависят от наличия питающего напря-

жения, т.е. являются энергозависимыми. При исчезновении напряжения

питания информация в них теряется. Существуют полупроводниковые

энергонезависимые ЗУ. Это ЗУ постоянного типа. Примером подобных ЗУ

являются однократно программируемые так называемые постоянные за-

поминающие устройства (ПЗУ). Комбинации «нулей» и «единиц», соот-

ветствующие необходимой информации, программируются в ПЗУ при из-

готовлении микросхем и постоянно находятся в ЗУ. В однократно про-

граммируемое ПЗУ нельзя занести новую информацию, а можно лишь

многократно считывать уже записанную.

ПЗУ делятся на четыре типа [10]:

• масочные, программируемые на заводе-изготовителе с применением

специальных масок;

• однократно программируемые потребителем путем пережигания ни-

хромовых или поликремниевых перемычек;

• многократно программируемые потребителем со стиранием запи-

санной информации ультрафиолетовым излучением;

• многократно программируемые потребителем с электрическим сти-

ранием информации.

В качестве примера рассмотрим ПЗУ второго типа [10], которое состо-

ит из дешифратора и подключенных к его выходам схем ИЛИ с плавкими

предохранителями S1...S4 (рис. 9.67).

ПЗУ содержит четыре однобитовых ячейки памяти, каждая из которых

относится к одному и тому же разряду четырех разных слов. В качестве

элемента ИЛИ используются транзисторы T1...T4, эмиттеры которых через

пережигаемые перемычки S1...S4 соединены с формирователем на транзи-

сторах T5,T6 и стабилитроне D. Транзистор Т5 и стабилитрон используют-

ся только в режиме программирования и в рабочем режиме не оказывают

влияния на работу выходного каскада на транзисторе Т6 (каскад с откры-

тым коллектором), поскольку транзистор Т5 закрыт низким потенциалом

на его базе (напряжение пробоя стабилитрона выбирается несколько

больше напряжения питания транзистора Т6, подаваемого в точку D0 че-

рез резистор нагрузки).

Ячейка ПЗУ работает следующим образом. В исходном состоянии

транзисторы Т1...Т4 закрыты, и при подключенной к Т6 нагрузке на его

выходе D0 формируется сигнал логической единицы (около +5 В). При по-

173

даче на адресные входы дешифратора кодовой комбинации один из тран-

зисторов Т1...Т4, который подключен к активному выходу дешифратора,

откроется, и на выходе D0 сформируется сигнал логического нуля. Так на-

пример, при адресной кодовой комбинации 11 откроется транзистор Т4, и

сигнал логической единицы с его эмиттера через перемычку S4 (если она

не разрушена) поступит на делитель на резисторах R2, R3, транзистор Т6

откроется, и на его выходе сформируется сигнал логического нуля.

Адрес

Рис. 9.67

Если в результате программирования перемычка S4 была разрушена, то

на выходе транзистора Т6 сформируется сигнал логической единицы. Та-

ким образом, равенство информационного бита нулю или единице опре-

деляется состоянием перемычки.

Разрушение перемычек составляет суть программирования и осущест-

вляется отдельно для каждого ЗЭ следующим образом:

• на адресные входы подается кодовая комбинация, соответствующая

пережигаемой перемычке;

• к выходу ячейки D0 через резистор нагрузки (на схеме не показан)

подключается источник напряжения 12,5 В, в результате чего стабилитрон

D пробивается и транзистор Т5 открывается;

• на разрешающий вход дешифратора (на схеме не показан) на корот-

кое время подается сигнал логической единицы, через один из открытых

174

транзисторов Т1...Т4 и Т5 протекает ток, достаточный для пережигания

соответствующей перемычки;

• источник 12,5 В отключается.

Заключительным этапом программирования серийных микросхем ПЗУ

в промышленных условиях является электротермотренировка, которая

проводится чаще всего в течение 168 часов при повышенной температуре,

после чего проводится дополнительный контроль записанной информации.

ПЗУ с пережигаемыми перемычками используются чаще всего в каче-

стве специализированных дешифраторов, например для селекции уст-

ройств ввода-вывода.

ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием используются в микропроцессор-

ных системах для хранения управляющих программ, в частности, для раз-

мещения BIOS (Basic Input/Output System – основная система ввода-

вывода). BIOS представляет собой набор программ проверки и обслужива-

ния аппаратуры компьютера и выполняет роль посредника между операци-

онной системой и аппаратурой. BIOS получает управление при включении

системной платы, тестирует саму плату и основные блоки компьютера.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Назовите преимущества шестнадцатеричной системы счисления.

Как отличаются веса разрядов в различных системах счисления?

Каким образом представляются знаки чисел в ЭВМ?

Приведите определения прямого, обратного и дополнительного ко-

дов.

К чему приведет сдвиг влево на один разряд двоичного числа?

Приведите определения логического элемента и комбинационной

логической схемы.

Какие логические функции являются основными?

Какой из логических элементов имеет универсальный характер?

Какими способами можно задать описание логического элемента или

комбинационной схемы?

10.

В каких формах представляются булевы выражения, соответст-

вующие комбинационным логическим схемам?

11.

Какой эффект дает последовательное соединение четного числа

элементов НЕ?

12.

Назовите основные этапы синтеза комбинационных схем.

13.

Будет ли сигнал на выходе логической комбинационной схемв ос-

таваться неизменным, если входные сигналы исчезнут?

14.

Какие логические элементы применяются для построения тригге-

ров?

15.

Чем отличается тактируемый триггер от асинхронного?

175

16. Как будут вести себя RS-триггер и JK-триггер, если на оба их входа

подать логические единицы?

17.

С какой целью триггеры выполняются двухступенчатыми?

18.

Какой из триггеров имеет максимальную помехозащищенность:

асинхронный, управляемый уровнем, управляемый фронтом?

19.

Какие микрооперации выполняют регистры?

20.

В каких случаях применяются сдвигающие регистры?

21.

Почему сдвигающие регистры нельзя выполнять на одноступенча-

тых триггерах?

22.

Какое назначение имеют двоично-кодированные счетчики?

23.

Каким образом повышается помехозащищенность счетчиков?

24.

Назовите функции мультиплексоров и элементную базу для их по-

строения.

25.

Назовите функции демультиплексора.

26.

Чем отличается дешифратор от демультиплексора?

27.

Чем отличается последовательный сумматор от параллельного?

28.

Что представляет собой накапливающий сумматор?

29.

Назовите основные элементы множительного устройства матрично-

го типа.

30.

Назовите функции ЦАП и АЦП.

31.

Как осуществить наращивание разрядности ЗУ?

32.

Приведите определение запоминающего устройства с произволь-

ным доступом.

33.

Какие типы ПЗУ существуют и где они применяются?

176

ЛИТЕРАТУРА

Атабеков Г.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов. – М.: Энер-

гия, 1969.

Общая электротехника / Под ред. А.Т. Блажкина. – Л.: Энергия,

1986.

Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. – М.:

Энергоатомиздат, 1987.

Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. − М., 1999.

Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. − Ростов-на-Дону:

Феникс, 1999.

Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. − М.: Наука,

1983.

Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. – М.:

Энергоатомиздат, 1985.

Аблин А.Н., Ушаков М.А. Электротехника / Под ред. Ю.Л. Хотунце-

ва.– М.: Агар, 1998.

Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. − Ростов-на-Дону: Феникс,

2000.

10.

Карлащук В.И.. Электронная лаборатория на IBM PC. – М.: Солон-

Р, 1999.

11.

Панфилов Д.И., Иванов В.С., Чепурин И.Н. Электротехника и элек-

троника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Work-

bench: В 2 т. /Под общей ред. Д.И. Панфилова. – М.: ДОДЭКА, 1999. – Т.2:

Электроника.

177

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №3

1. Описать работу мультивибратора на логических элементах (рис.1).

Рис. 1

2. Привести диаграммы напряжений на элементах мультивибратора во

время его работы.

Рассчитать значения емкостей конденсаторов

, CC при заданных

значениях 1

== RR кОм по условию равенства частоты выходного на-

пряжения и параметров выходных импульсов напряжения заданным в таб-

лице значениям.

№ вариантов

Значения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Частота колеба-

ний

f, кГц

4 5 6 7 8 9 8 7 6 5

Уровень лог. 1

, В

5,0 4,5 5,0 4,5 5,0 4,5 5,0 4,5 5,0 4,5

Уровень лог. 0

, В

0,20 0,25 0,44 0,30 0,35 1,00 1,20 1,30 1,40 0,50

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

В таблице приняты обозначения: Tt

– относительная длитель-

ность выходного импульса,

– длительность импульса,

– период по-

вторения импульсов.

178

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №4

1. По варианту заданного в таблице булева выражения в дизъюнктивной

совершенной нормальной форме для логической комбинационной схемы

составить таблицу истинности.

С помощью карты Карно провести минимизацию булева выражения.

Построить логическую комбинационную схему, соответствующую

минимизированному выражению.

№ вари-

анта

Булево выражение комбинационной схемы

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321

FXXXXXXXXX =

⋅

⋅⋅

321321321