История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
История развития электротехники законы теории электромагнитного поля Мощность, выделяемая в цепи переменного тока Действующее значение переменного тока и напряжения Однофазные выпрямители и сглаживающие фильтры

Расчет электрической цепи

Переменный ток: определение синусоидальных напряжений и тока. Понятие об амплитуде, фазе, частоте, периоде, мгновенных величинах напряжения и тока. Действующие и средние величины переменного напряжения и тока. Векторные диаграммы. Цепь переменного тока с активным сопротивлением;

Комбинационные логические схемы

Комбинационными называются логические устройства, выходные сигналы которых однозначно определяются комбинацией входных сигналов в тот же момент времени. Они используются в информационно-измерительных системах и ЭВМ, в системах автоматического управления, в устройствах промышленной автоматики и т.п.

Построение комбинационного логического устройства осуществляется следующим образом. По требуемому алгоритму работы составляются таблица истинности и соответствующее ей логическое уравнение. Это уравнение минимизируется по правилам алгебры логики с целью упрощения и затем строится логическая схема на базе логических элементов (ЛЭ) И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Наряду с построением устройств промышленность изготавливает наиболее часто встречающиеся комбинационные логические схемы(КЛС) в виде интегральных микросхем. Примерами КЛС являются шифраторы, дешифраторы, кодопреобразователи, устройства сравнения (компараторы), мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры, арифметико-логические устройства и др.

Дешифратор

Дешифратор(декодер) представляет собой комбинационное устройство, в котором при каждой комбинации входных переменных формируется сигнал высокого или низкого уровня только на одном выходе. Дешифратор называется полным, если число выходов n равно числу возможных наборов сигналов на m входах, т.е. n=2m. Неполный дешифратор имеет меньшее число выходов. Дешифратор может иметь стробирующий (управляющий) вход. Сигнал на этом входе разрешает или запрещает выполнение операции дешифрования.

Работа дешифратора определяется таблицей истинности (табл. 10.1). Дешифратор реализует логические функции:

; ; ; ...; .

Он позволяет преобразовать четырехразрядный двоичный код, поступившийна входы А0...А3, в напряжение низкого уровня, появляющееся на одном из шестнадцати выходов . Если входные переменные представить как двоичную запись чисел, то логический нуль формируется на том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того же числа (см.табл.10.1). Кроме четырех входов А0...А3 устройство имеет еще два входа  и  разрешения дешифрации. Они играют роль стробирующих входов, если на них подан низкий уровень напряжения. Если хотя бы на одном из входов и  установить высокий уровень, то на всех выходах будет высокий уровень напряжения. Такой режим используется при наращивании числа разрядов дешифрируемого кода.

Таблица10.1

Входы

Выходы

А3

А2

А1

А0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

...

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

...

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

...

1

1

1

...

0

0

1

1

0

1

1

1

1

...

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

...

1

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

...

1

1

0

0

1

x

x

x

x

1

1

1

...

1

1

1

1

0

x

x

x

x

1

1

1

...

1

1

1

1

1

x

x

x

x

1

1

1

...

1

1

1

Примечание: здесь и далее x — любое значение сигнала.


Входы и  можно использовать как логические, тогда микросхема ИД3 служит демультиплексором данных. Входы А0...А3 в этом случае используются как адресные, чтобы направить поток данных, принимаемых входами или , на один из выходов. Подобные задачи возникают при дистанционном управлении, в преобразователях последовательного кода в параллельный и т.п.

Принцип выбора “1 из n” используется для управления индикаторами в устройствах отображения информации, в различных схемах распределителей импульсов по нескольким каналам (в данном случае - до 16). Как видно из рис.10.1, на выходе 1 высокий логический уровень появится только при кодовом наборе 0000, на выходе 2 - при наборах 1000 или 1010.

Если в системах управления применяется генератор тактовых импульсов и четырехразрядный счетчик, то дешифратор можно использовать в качестве делителя частоты (см. рис.10.1) или формирователя импульсов (рис.10.2), благодаря цикличности "перемещения" логических уровней по выходам. Формирование конечной последовательности импульсов может осуществляться различными способами (см. рис.10.2). Например, на выходе 1 длительность сформированного импульса равна половине цикла, т.к. переключение -триггера происходит при прохождении нулевого сигнала на выходах 0 и 8 дешифратора. При выборе других точек подключения входа 2 скважность (q=Tцикла/tимп) можно изменять в широких пределах (от 1,1 до 16). В другом примере на рис.10.2 показан простой способ получения пакета из двух импульсов на выходе одного ЛЭ. Аналогичная схемотехника используется и для формирования последовательности импульсов различной длительности.

Мультиплексор

Мультиплексор(управляемый кодом переключатель) предназначен для коммутации одного из m входов на выход. Входы мультиплексора (m - информационных и к - управляющих) находятся в следующем соответствии: m=2к. Выход обычно один, он может быть прямым или инверсным.

Микросхема К155КП5 представляет собой восьмиканальный мультиплексор без стробирования (рис.10.3). Основу его схемы составляет один ЛЭ 4И-8ИЛИ-НЕ и 6 простых инверторов. Он имеет 8 информационных входов D0... D7, 3 адресных входа V0...V2 и выход .


Логическое уравнение имеет вид:

Состояние мультиплексора определяется таблицей истинности (табл. 10.2). Как видно из таблицы, мультиплексор выполняет функции простого инвертора только по тому каналу, номер которого соответствует двоичному коду адресных входов. Поэтому мультиплексор нашел широкое применение в качестве преобразователя параллельного кода в последовательный, для передачи информации по линиям связи и для последовательного опроса (контроля) при большом числе каналов или устройств.

Таблица10.2

Адресные входы

Информационные входы

Выход

V2

V1

V0

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

0

0

0

0

x

x

x

0

x

x

x

1

0

0

0

1

x

x

x

1

x

x

x

0

0

0

1

x

0

x

x

x

x

x

x

1

0

0

1

x

1

x

x

x

x

x

x

0

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

1

1

1

x

x

x

x

x

x

x

0

1

1

1

1

x

x

x

x

x

x

x

1

0

  Таблица 10.3

Входы

Выходы

Ai

Bi

Pi

Si

Pi+1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

Цепь переменного тока с индуктивностью; цепь переменного тока с ёмкостью; понятие об активной и реактивной мощностях. Неразветвленная цепь переменного тока: расчетные формулы, векторная диаграмма; резонанс напряжений. Разветвленная цепь переменного тока: расчетные формулы, векторная диаграмма, резонанс токов,
Преобразование энергии в электрической цепи.