Лекция №29.Импульсные устройства
Образовательные результаты по ФГОС:
Знать: сущность физических процессов, протекающих в электронных приборах и устройствах;принципы включения электронных приборов и построения электронных схем;
типовые узлы и устройства электронной техники.
Уметь: определять и анализировать основные параметры электронных схем и устанавливать по ним работоспособность устройств электронной техники; производить подбор элементов электронной аппаратуры по заданным параметрам.
Задание: составить конспект лекции, выделить главное, ответить на контрольные вопросы.
План.
Тема:1.Общие сведения об импульсных устройствах.
2. Цифровое представление информации.
3. Простейшие формирователи импульсов.
Общие сведения об импульсных устройствах.
В современной информационной электронике импульсный принцип построения систем занимает доминирующее положение по сравнению с аналоговым. На базе импульсной техники выполняются системы управления и регулирования, устройства измерения, отображения и передачи информации. На ней основана цифровая вычислительная техника.
В отличие от аналоговых систем, в которых сигналы изменяются непрерывно во времени (например напряжение изменяется пропорционально регулируемой температуре), в импульсных системах используются сигналы (напряжение, ток) импульсной формы.
Необходимость разработки импульсных устройств была обусловлена целым рядом объективных причин: периодичностью характера многих производственных процессов; необходимостью разделения технологических процессов на отдельные такты (операции); необходимостью передачи различной информации по одному каналу связи; необходимостью создания большого числа устройств, использующих импульсный принцип действия, для цифровой вычислительной техники и т. д.
Однако помимо производственных причин развитию импульсной техники способствовали их преимущества перед аналоговыми системами:
- при относительно малой средней мощности достижима весьма большая мощность сигнала в импульсе, что наряду с возможностью кодирования информации, позволяет принципиально повысить помехозащищённость канала передачи информации;
- малое значение средней мощности (за период повторения импульсов) устройства, обусловленное его высоким к. п. д. (за счёт ключевого режима работы управляемых элементов и, как следствие, практически полного отсутствия потребления энергии в промежутке между импульсами) позволяет значительно снизить габариты и массу электронной аппаратуры;
- ослабляет влияние температуры и разброса параметров полупроводниковых приборов на работу устройств, что объясняется ключевым режимом их работы, предполагающем два крайних состояния «Включено» - «Выключено» и обеспечивающим уменьшение энергии, выделяемой в элементах импульсного устройства;
- позволяет значительно повысить пропускную способность и помехоустойчивость электронной аппаратуры (пропускная способность – наибольшая возможная скорость передачи информации, а помехоустойчивость – способность аппаратуры различать сигналы с заданной достоверностью) Сигналы импульсных устройств дискретны и представляют комбинацию стандартных импульсов, поэтому скорость передачи таких сигналов выше чем непрерывных сигналов. Выше и помехоустойчивость, так как искажение параметров импульсов, например амплитуды, помехами не искажает информацию, заключённую в определённом сочетании импульсов;
- для реализации импульсных устройств, даже сложных, требуется, как правило, ограниченный набор однотипных элементов, легко выполняемых методами интегральной технологии, что позволяет повысить надёжность, уменьшить габариты и массу электронной аппаратуры.
Импульсные устройства широко применяются в вычислительной технике, автоматике, преобразовательной технике, информационно-измерительной технике, системах связи и радиолокации, радиоастрономии и радионавигации и т. д. и т. п.
Цифровое представление информации.
Компьютеры часто используются для обработки текстовой информации.
В каждом компьютере используется некоторая система кодирования символьных данных, сопоставляющая каждому символу - цифре, букве, специальному знаку - определенный двоичный код.
Количество разных символов, которые может различать компьютер, зависит от числа двоичных разрядов, отводимых для кодирования любого символа.
Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации, равное 1 байту, то есть I= 1 байт = 8 битов.
Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации. Если рассматривать символы как возможные события, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать:
N = 2I = 28 = 256
Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и пр.
Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертаниям, а компьютер — по их кодам.
При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование, изображение символа преобразуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код символа). Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает один байт.
В процессе вывода символа на экран компьютера производится обратный процесс — декодирование, то есть преобразование кода символа в его изображение.
Важно, что присвоение символу конкретного кода — это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице (например, ASCII (англ. AmericanStandardCodeforInformationInterchange) — американский стандартный код для обмена информацией.ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов). Первые 33 кода (с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и так далее).
Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.
Коды с 128 по 255 являются национальными, то есть в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы.
В настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Маc, ISO), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.
Широкое распространение получил новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, поэтому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N = 216 = 65536 различных символов. Эту кодировку поддерживают последние версии платформы MicrosoftWindows&Office (начиная с 1997 года).