Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
является его способность передавать аналоговые сигналы без искажений. При
единственном источнике питания передача ограничена сигналами
положительной полярности, но при двух разнополярных источниках питания
VDD+ и Vss_ возможна работа с обычными переменными напряжениями. Землей
для сигнала является точка соединения источников питания. Пере-
Переключение аналоговых сигналов с помощью КМОП-схем 427
ключатель находится во включенном состоянии при напряжении на управляющем
входе равном VDD+ и в выключенном при напряжении Vss_. На рис. 13.58
показана схема двунаправленного ключа, работающего с переменными
напряжениями. Максимальное пиковое значение сигнала, который можно
переключать, составляет величину iVDD (обычно ±7,5 В). С соответствующими
обслуживающими схемами, переключатель работает на частотах до
100 МГц.
КМОП-схемы двунаправленных переключателей находят применение всякий раз,
когда управление аналоговыми сигналами осуществляется с помощью цифровых
сигналов. Одним из таких применений является управление сигналами
звукового диапазона с помощью микроЭВМ в радиовещании и студиях
звукозаписи. Существует много других специализированных микросхем
аналоговых переключателей, таких как популярная ИС DG508, представляющая
собой схему мультиплексора/демультиплексора 8 на 1.
-О 'DD* + 7.5 В
Вход
сигнала
КМОП переключатель
40I6A
SS-
У,
Вход управления
10 к
Выход
-OOB
____О *55-
-7.5 В
Рис. 13.58. Схема двунаправленного КМОП-переключателя с разнополярными
источниками питания для работы с переменными напряжениями Kss < I in <
^DD ¦ Номера выводов соответствуют ИС 74НС4016 в корпусе DIL, содержащем
4 переключателя.
14
МикроЭВМ и их применения
14.1 Что делает компьютер?
Со словом компьютер чаще всего ассоциируются представления об очень
громоздких вычислениях, выполняемых с такой скоростью, которая кажется
огромной по сравнению со скоростью человеческой мысли. И в самом деле,
быстродействие современных "суперкомпьютеров" ограничено разве что самой
скоростью света, которая, в конечном счете, и определяет, с какой
скоростью двоичные логические сигналы могут распространяться по схеме. В
этой главе мы увидим, что компьютер - это нечто значительно большее, чем
быстрое вычисляющее устройство. В числе выполняемых компьютером действий,
помимо арифметики, преобладают довольно тупые, но жизненно необходимые
сдвиги, сортировка данных и проверки на совпадение. Независимо от того,
является ли конечный результат медицинским диагнозом состояния больного,
переводом на иностранный язык или даже стрельбой на экране в видеоигре,
все самые впечатляющие результаты достигаются в наш компьютерный век
простым перемещением чисел с места на место в нужном порядке и сравнением
их друг с другом.
Хотя реальные арифметические действия в большинстве компьютеров не играют
господствующей роли, как думают многие, все же арифметическо-логическое
устройство (АЛУ) является центральным узлом каждого компьютера. Это
устройство, состоящее из логических элементов и способное выполнять
рассмотренные в предыдущей главе логические функции, а также осуществлять
элементарные арифметические действия. Поэтому первое, с чего мы начнем
наше дальнейшее рассмотрение, это электронные схемы, выполняющие
арифметические операции.
14.2 Электронная арифметика
14.2.1 Сложение
В главе 13 на простом эксперименте с комбинационными логическими схемами
было с легкостью продемонстрировано сложение двух двоичных чи-
Электронная арифметика 429
сел в полном сумматоре (параграф 13.8). В этой главе мы можем расширить
изучение электронной реализации арифметики, включив, помимо сложения,
также другие основные действия: вычитание, умножение и деление.
На рис. 14.1 приведена практическая схема сложения на основе ИС 74LS83A;
этот однокристальный сумматор складывает два 4-разрядных числа и
приходящий извне бит переноса. Складываемые числа A3A7AiA0и ВгВ2ВхВ0
поступают от двоичного кодирующего "номеронабирателя" или от поворотного
переключателя; эти устройства могут быть двоично-десятичного типа, то
есть десятипозиционными, с числами 0-9 или шестнадцатеричными с 16
позициями и числами 0-F (в шестнадцатеричной записи). Последние, хотя и
менее знакомы, чем десятичные варианты, обладают тем преимуществом, что
используется весь 4-разрядный диапазон. Они также позволяют приобрести
опыт работы в шестнадцатеричной системе счисления, которая полезна для
ускорения записи двоичных чисел и поэтому часто применяется в этой главе.
5-разрядное двоичное число на выходе включает в себя выходной бит
переноса и это число можно воспроизвести непосредственно, подключив к
выходам светодиоды через инверторы 7407 (см. рис. 13.35).
Если ограничиться более знакомым вариантом, то выходные числа (из
интервала 0-9) можно воспроизвести с помощью 7-сегментного индикатора
(см. рис. 13.38), дешифрируя SJS2Sl и 50. Для шестнадцатеричной
индикации, позволяющей воспроизводить весь диапазон значений (от 0 до
