ТРЕНИНГ УМЕНИЙ
1. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 1
Задание
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного JK-триггера, построенного на элементах ИЛИ-НЕ. Использовать БЯ на элементах Пирса. При решении задачи использовать методику синтеза схемы управления триггеров, построенных на базе простейших RS-триггеров.
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Составляется таблица функционирования требуемого триггера | Таблица функционирования отображает состояние синхронного JK-триггера при различных комбинациях сигналов на входе и с учетом предыдущего состояния |
| 2 | Выбирается необходимый базис для построения функциональной схемы | По условиям задачи выбирают бистабильную ячейку на элементах ИЛИ-НЕ. Используется простейший RS-триггер с прямыми информационными входами |
| 3 | На основании первичной таблицы функционирования триггера составляют расширенную таблицу функционирования триггера для выбранного типа бистабильной ячейки | Дополняют исходную таблицу 1.1 столбцами для сигналов S* и R*. В полученной таблице 1.2 значения переменных в ячейках данных дополнительных столбцов определяют исходя из заданного изменения состояния проектируемого триггера |
Таблица 1.1
Таблица функционирования JK-триггера
| С | J | K | Q(t) | Q(t + 1) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Таблица 1.2
Расширенная таблица функционирования триггера
| C | J | K | Q(t) | Q(t + 1) | R* | S* |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | * | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | * |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | * | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | * |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | * | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | * |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | * | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | * |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | * | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | * |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | * | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | * |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 1.1
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного JK-триггера, построенного на элементах И-НЕ.
Задание 1.2
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного D-триггера, построенного на элементах И-НЕ.
Задание 1.3
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного D-триггера, построенного на элементах ИЛИ-НЕ.
Задание 1.4
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного T-триггера, построенного на элементах И-НЕ.
Задание 1.5
Составить расширенную таблицу функционирования синхронного T-триггера, построенного на элементах ИЛИ-НЕ.
2. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 2
Задание
Выбрать частоту счетных импульсов и определить максимальное время преобразования 8-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением, в котором tсч = 150 нс, tцап = 400 нс, tтг = tл = 30 нс, tк = 50 нс.
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Записывается формула для определения минимального периода счетных импульсов | Минимальный период счетных импульсов Dtсч min = tсч + tцап + tтг + tл + tк |
| 2 | Вычисляется минимальный период счетных импульсов | Dtсч min = 150 + 400 + 30 + 50 + 30 = 660 нс |
| 3 | Записывается формула для определения частоты счетных импульсов | Частота счетных импульсов fсч = 1/Dtсч min |
| 4 | Вычисляется частота счетных импульсов | fсч = 1/(660 × 10-9) = 1,5 × 106Гц = 1,5 кГц |
| 5 | Записывается формула для определения максимального времени преобразования | Максимальное время преобразования tпр max = (2n – 1) Dtсч |
| 6 | Вычисление максимального времени преобразования | tпр max = (28 – 1) × 660 × 10-9 = 170 × 10-6c = 170 мкс |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 2.1
Выбрать частоту счетных импульсов и определить максимальное время преобразования 12-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением, в котором tсч = 100 нс, tцап = 300 нс, tтг = 30 нс, tл = 40 нс, tк = 40 нс.
Задание 2.2
Выбрать частоту счетных импульсов и определить максимальное время преобразования 10-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением, в котором tсч = 200 нс, tцап = 300 нс, tтг = 30 нс, tл = 30 нс, tк = 40 нс.
Задание 2.3
Выбрать частоту счетных импульсов и определить максимальное время преобразования 6-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением, в котором tсч = 100 нс, tцап = 400 нс, tтг = 30 нс, tл = 40 нс, tк = 50 нс.
3. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 3
Задание
Для 8-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением определить максимальную частоту гармонического входного сигнала uвх(t) = umsin2pft, который может быть преобразован данным АЦП с относительной апертурной погрешностью, не превышающей значения шага квантования (1/2n), если время преобразования АЦП tпр = 170 мкс.
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Записывается соотношение между частотой сигнала, апертурным временем и относительной апертурной погрешностью | Соотношение между частотой сигнала, апертурным временем и относительной апертурной погрешностью 1/2n = 2pfta |
| 2 | Выражается частота сигнала из данного соотношения | Частота сигнала f = 1/(2n × 2p × ta). Приняв ta = tпр, получаем f = 1/(2n × 2p × tпр) |
| 3 | Вычисляется максимальная частота сигнала | f = 1/(28 × 2 × 3,14 × 170 × 10-6) = 3,6 Гц |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 3.1
Для 12-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением определить максимальную частоту гармонического входного сигнала uвх(t) = umsin2pft, который может быть преобразован данным АЦП с относительной апертурной погрешностью, не превышающей значения шага квантования (1/2n), если время преобразования АЦП tпр = 200 мкс.
Задание 3.2
Для 10-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением определить максимальную частоту гармонического входного сигнала uвх(t) = umsin2pft, который может быть преобразован данным АЦП с относительной апертурной погрешностью, не превышающей значения шага квантования (1/2n), если время преобразования АЦП tпр = 300 мкс.
Задание 3.3
Для 6-разрядного последовательного АЦП с единичным приближением определить максимальную частоту гармонического входного сигнала uвх(t) = umsin2pft, который может быть преобразован данным АЦП с относительной апертурной погрешностью, не превышающей значения шага квантования (1/2n), если время преобразования АЦП tпр = 400 мкс.
4. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 4
Задание
Для 7-разрядного последовательно-параллельного АЦП, осуществляющего преобразование входного сигнала uвх(t) £ 4 B, рассчитать шаг квантования для АЦП1 (разрядность n1 = 3) и АЦП2 (разрядность n2 = 4).
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Записывается формула для определения шага квантования АЦП | Шаг квантования АЦП Du = uвх.max/2n |
| 2 | Вычисляется шаг квантования АЦП1 | Du1 = 4/8 = 0,5 = 500 мВ |
| 3 | Определяется размах входного напряжения АЦП2 | Размах входного напряжения АЦП2 uвх2 = Du1 |
| 4 | Вычисляется шаг квантования АЦП2 | Du2 = 500/24 = 31,25 мВ |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 4.1
Для 8-разрядного последовательно-параллельного АЦП, осуществляющего преобразование входного сигнала uвх(t) £ 10 B, рассчитать шаг квантования для АЦП1 (разрядность n1 = 4) и АЦП2 (разрядность n2 = 4).
Задание 4.2
Для 11-разрядного последовательно-параллельного АЦП, осуществляющего преобразование входного сигнала uвх(t) £ 20 B, рассчитать шаг квантования для АЦП1 (разрядность n1 = 5) и АЦП2 (разрядность n2 = 6).
Задание 4.3
Для 6-разрядного последовательно-параллельного АЦП, осуществляющего преобразование входного сигнала uвх(t) £ 5 B, рассчитать шаг квантования для АЦП1 (разрядность n1 = 3) и АЦП2 (разрядность n2 = 3).
5. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 5
Задание
Определить абсолютную разрешающую способность 12-разрядного ЦАП, если опорное напряжение Uоп = 10 В.
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Записывается формула для определения числа квантов выходного напряжения ЦАП | Число квантов выходного напряжения m = 2n – 1 |
| 2 | Вычисляется число квантов выходного напряжения ЦАП | m = 212 – 1 = 4095 |
| 3 | Записывается формула для определения абсолютной разрешающей способности ЦАП | Абсолютная разрешающая способность Dx = Uоп/m |
| 4 | Вычисляют абсолютную разрешающую способность ЦАП | Dx = 10/4095 = 2,45 мВ |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 5.1
Определить абсолютную разрешающую способность 13-разрядного ЦАП, если опорное напряжение Uоп = 12 В.
Задание 5.2
Определить абсолютную разрешающую способность 7-разрядного ЦАП, если опорное напряжение Uоп = 10 В.
Задание 5.3
Определить абсолютную разрешающую способность 10-разрядного ЦАП, если опорное напряжение Uоп = 10 В.
6. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 6
Задание
Определить значение выходного напряжения 8-разрядного ЦАП с матрицей R–2R с суммированием токов, соответствующего входной комбинации 01101010 без знака, если опорное напряжение Uоп = 10 В, Roc = 10 кОм, R = 10 кОм.
Решение
| № п/п | Алгоритм | Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
| 1 | Записывается формула для определения выходного напряжения ЦАП с матрицей R-2R с суммированием токов | Выходное напряжение ЦАП Uвых = -Uоп |
| 2 | Определяются ненулевые коэффициенты в сумме | Ненулевые коэффициенты в сумме a1, a3, a5, a6 |
| 3 | Вычисляется выходное напряжение ЦАП | Uвых = |
Выполните самостоятельно следующие задания:
Задание 6.1
Определить значение выходного напряжения 7-разрядного ЦАП с матрицей R–2R с суммированием токов, соответствующего входной комбинации 1100110 без знака, если опорное напряжение Uоп = 10 В, Roc = 20 кОм, R = 10 кОм.
Задание 6.2
Определить значение выходного напряжения 12-разрядного ЦАП с матрицей R–2R с суммированием токов, соответствующего входной комбинации 000110010010 без знака, если опорное напряжение Uоп = 10 В, Roc = 100 кОм, R = 100 кОм.
Задание 6.3
Определить значение выходного напряжения 13-разрядного ЦАП с матрицей R–2R с суммированием токов, соответствующего входной комбинации 1101011000101 без знака, если опорное напряжение Uоп = 12 В, Roc = 10 кОм, R = 10 кОм.