Este adevărat că
Porțile CMOS au curent maxim de ieșire neglijabil
Tehnologia TTL oferă un consum energetic mai mic decât cea CMOS
Egalitatea impedanțelor celor două circuite
Porțile TTL au curent de intrare neglijabil
Circuitele digitale CMOS admit un domeniu larg al tensiunii de alimentare
Următoarele sunt caracteristici ale semnalelor și circuitelor digitale
Componentele utilizate au cerințe de precizie superioare aplicațiilor analogice
Au caracter continuu
Prezintă toleranță la perturbații (în limita marginilor de zgomot)
Au caracter discret
Curentul de alimentare al unui circuit integrat digital secvențial CMOS
Scade dacă scădem frecvența de tact (fCLK) )
Crește dacă mărim capacitatea de sarcină
Crește dacă mărim tensiunea de alimentare
Crește dacă mărim tensiunea de intrare
Ieșirea unei porți logice cu 3 stări
Are o a treia stare, de mare impedanță
Comută activ în ambele direcții (H->L, L->H)
Comută pasiv, deci mai lent, în direcția L->H
Are o a treia stare, cu tensiunea de ieșire la jumătatea celei de alimentare
O punte H ce funcționează în regim de comutație
Permite comanda unei sarcini de putere în ambele sensuri
Se realizează cu tranzistoare tip H
Asigură că pe tranzistoare se disipă mult mai puțină putere decât pe sarcină
Este un circuit digital secvențial
Următorii sunt parametri ai semnalelor digitale
Amplificarea de tensiune
Nivelele logice
Curentul de alimentare
Valoarea eficace
Duratele fronturilor
Timpul de propagare al unei porți logice CMOS
Crește dacă mărim capacitatea de sarcină
Scade dacă mărim tensiunea de alimentare
Scade dacă mărim capacitatea de sarcină
Crește dacă mărim tensiunea de alimentare
Un modul de comunicație SPI trebuie să funcționeze sincron cu un semnal de ceas cu frecvența de 10 MHz. Modulul
Este un circuit digital combinațional
poate fi implementat într-un FPGA
Este un mijloc de comunicație asincronă
Poate fi realizat din circuite integrate din seria 74AC
Este un circuit digital secvențial
Pentru a stabili compatibilitatea între două circuite integrate digitale trebuie avute în vedere
Proprietățile electrice ale pinilor de intrare / ieșire
Tipurile celor două circuite integrate
Egalitatea impedanțelor celor două circuite
Schema internă a fiecărui circuit integrat
Secvențele / formatul datelor / protocoalele de comunicație implicate
Decodoarele n:2la n sunt circuite
Analogice
Digitale secvențiale
Digitale combinaționale
Echivalente cu multiplexoarele
Printre preocupările electronicii digitale se numără
Filtrele cu capacități comutate
Amplificatoarele cu câștig programabil
Convertoarele analog-digitale
Porțile logice
Pe un circuit RC serie se aplică impulsuri de tensiune. Tensiunea de ieșire se citește pe condensator. Frecvența semnalului măsurat, față de cea a semnalului de intrare, va fi
Mai mică
Neglijabilă
Mai mare
Egală
Comunicația digitală între două module electronice se poate realiza
Printr-o interfață UART cu nivele logice TTL
Printr-o interfață UART cu suport fizic RS-232
Printr-o interfață SPI cu suport fizic RS-422
Printr-o tensiune cu variație continuă între 0 și 10V
Printr-un curent cu variație continuă între 4 și 20 mA
Printr-o interfață SPI cu nivele logice CMOS
Pe un circuit RC serie se aplică impulsuri de tensiune. Tensiunea de ieșire se citește pe condensator. Timpul de cădere al semnalului măsurat, față de cel al semnalului de intrare, va fi
Mai mic
Mai mare
Egal cu R C ln2
Neglijabil
Transmisia datelor între două circuite integrate digitale se poate realiza în modurile
Serial și paralel
Low și high
Serie și paralel
Continuu și discret
Tranzistoarele bipolare utilizate în aplicații digitale se pot regăsi în următoarele regiuni de funcționare
Regiunea de străpungere
Blocare și saturație
Regiunea lineară (ohmică)
Regiunea activă normală
Regiunea dinamică
Circuitele basculante
Au un număr de stări logice care depinde de tipul circuitului (astabil, monostabil, bistabil)
Conțin, în cazul bistabilelor, elemente RC ce stabilesc duratele stărilor
Au caracter regenerativ, grație reacției pozitiv
Sunt circuite digitale cu două stări logice
Nivelele logice ale porților CMOS alimentate între masă și Vdd
Se modifică la cuplarea pe ieșire a unei sarcini capacitive
Scad cu frecvența de comutație a intrării
Cresc cu frecvența de comutație a intrării
Sunt apropiate de zero, respectiv V dacă au ca sarcină intrări de porți similare
. Fie un circuit RC serie ideal cu intrarea pe rezistenţă şi ieşirea pe condensator. Pe intrare se aplică impulsuri dreptunghiulare având duratele stărilor mult mai mari decât constanta de timp a circuitului. Amplitudinca varf-la-varf a tensiunii de ieşire va fi, faţă de cea a tensiunii de intrare:
Zero
Semnificativ mai mică (dar nu 0)
Aproximativ egală
Mai mare
Următorii reprezintă parametri atribuibili semnalelor digitale:
timpi de propagare
Nivele logice
Amplificare
Rezistenta, capacitate
Un semnal de tip impulsuri cu durată variabilă (PWM):
. Are nivele logice proporționale cu valoarea reprezentată
Are timp de propagare proporţional cu valoarea
Poate fi transmi cu nivele logice specifice standardului RS-232
Se utilizeaza doar cu nivele logice specifice standardelor TTL/
Puterea disipată pe un tranzistor bipolar T (cu ieşire pe colector si emitorul la masa) este minima cand
T este în regiunea activă normală
T este saturat
Tensiunea de ieşire este egală cu jumătate din cea de alimentare
T este in regiunea ohmică
Familia TTL Low Power Schottky prezintă, față de familia TTL standard:
Consum mai mic
Schemă mai simplă
Alimentare flexibilă
Nivel low mai mic
Pentru a funcţiona corect, circuitele integrate TTL standard trebuie alimentate cu
Tensiune intre -0.5 şi 5,5V
Tensiune între 2 şi 6 V
Tensiune alternativă între 4,75 şi 5,25 V
Tensiune continuă de 5 V
Tensiunea de ieşire la circuitele digitale CMOS:
Scade cu capacitatea de sarcină
Creşte cu capacitatea de sarcină
Este dependentă de tensiunile de intrare
Creşte cu frecvenţa de comutaţie
În funcționare normală, curentul static de ieşire al unei porți CMOS ce are ca sarcină o poartă similară:
este foarte mic
Este de ordinul mA
Scade cu tensiunea de intrare
Scade cu capacitatea de sarcina
Porțile logice cu trei stări:
Recunosc pe intrare una din cele trei stări posibile
au o a treia stare, cu tensiunea de ieşire la jumătatea alimentării
Au o intrare de Enable pentru activarea sau inactivarea ieşirii
Pot avea ieşirile legate în paralel în orice condiţii
Porțile logice cu colectorul / drena în gol:
Au curent de intrare mai mic decât porţile normale
Pot realiza structuri logice de tip ŞI-cablat ieşire mai mic
Au nivel low pe ieşire mai mic decât porțile normale
Au nivel high pe ieşire mai mare decât porţile normale
Timpii de comutaţie ai unei ieşiri digitale pot fi reduşi astfel:
Crescând capacitatea
Crescând rezistenţa
scăzând consumul
Scăzând fan-out-ul
Un circuit basculant astabil:
memorează un bit pe timp nedeterminat
Are două stări logice pe ieşire crescând capacitatea
nu are stări logice identificabile pe ieşire
Generează o întârziere precisă când e declanşat bandă de asamblare (pipeline)
Este un avantaj al implementării circuitelor secvenţiale în banda de asamblare(pipeline) fata de implementarea cu un singur etaj combinaţional:
Creşterea marginilor de zgomot ale circuitului
Creşterea performanței computationale maxime (throughput)
Reducerea ariei ocupate de circuit
Reducerea timpului de răspuns minim (latency)
Un bloc de comunicație serială asincronă (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - UART):
comunică datele prin două semnale:SCL,SDA (serial clock, data)
Este un tip de circuit combinaţional deoarece comunicaţia nu are ceas
Funcţionează doar cu nivele logice conform standardului RS-232
Poate fi implementat într-un circuit integrat reconfigurabil (FPGA)
Un senzor de temperatură este conectat la un microcontroler printr-o interfață serială 12C. Ambele sunt alimentate la 3 V. Domeniul în care se încadrează tensiunea de ieşire a senzorului în această aplicație
Este între -0,6 şi 3,6
Este între 1,8 şi 5,5 V, egal cu domeniul de alimentare al pieselor
Este între 0 şi 3 V
Nu poate fi definit deoarece ieşirea nu este de tip analogic
Fie un circuit RC serie cu intrarea pe rezistent si insirea pe condensator Pe care se aplica impulsuri dreptunghiulare. Perioada semnalului de ieşire va fi,fata de cea a semnalului de intrare
Zero
semnificativ mai mic (dar nu 0)
Egala
Mai mare
Urmatorii reprezintă parametri atribuibili semnalelor digitale
Timp de crestere, timp de cadere
Praguri logice
Impedanta de intrare, impedanta de iesire
Rezistenta,capacitate
Un semnal de tip impulsuri cu durată variabilă (PWM):
Maximizeaza puterea disipata pe tranzistoarele din etajul de iesire
are nivele logice proporționale cu valoarea reprezentată
Are timp de propagare proporţional cu valoarea reprezentată
Are durata starii active proportionala cu valoarea reprezentata
Familia TTL Low Power Schottky prezintă, față de familia TTL standard:
Impedanta mai mica
Curent mai mare
Nivel high mai mare
T este in regiunea ohmica
Circuitele integrate din seriile 74LS (tehnologie TTL) si 74HC (ehnologie CMOS):
Comuta activ in ambele stari(au iesire push-pull)
Consuma acelasi curent de la sursa de alimentare
Functioneaza in acelasi domeniu de alimentare
Au aceleaşi valori ale cele doua nivele logice
Tensiunea e iesire la circuitele digitale CMOS
Scade cand pe iesire se leaga o rezistenta la VDD
Este intotdeauna zero sau VDD
Este dependenta de rezistenta de sarcina
Creste cand pe iesire se leaga o rezistenta la masa
Curentul de intrare la circuitele integrate digitale CMOS masurat in regim activ
Este practic zero, indiferent de tensiunea de intrare
Este de ordinul mA in functionare normala
.scade semnificativ cand se aplica pe intrare tensiune negativa
Creste semnificativ când tensiune de intrare depaseste alimentarea
Portile logice cu trei stari
Au o a treia stare, cu tensiunea de intrare la jumatatea alimentarii
Au o a treia stare,de mare impedanta, pe iesire
Se utilizeaza pentru acces concurent fara coordonare, de ex. 12C
Au o a treia stare,cu tensiunea de iesire la jumatatea alimentarii
Portile logice cu colectorul/drena in gol au, fata de portile logice normale
O intrare suplimentara pentru activarea sau inactivarea ieşirii
Timpi de comutatie mai mici
Posibilitatea leganrii mai multor insiri In paralel
Curent de alimentare mai mic
Timpii de comutaţie ai unei ieşiri digitale pot fi redusi astfel
Micsorand curentul de intrare al portii
Marind capacitatea
Scazand tensiunea de alimentare
Scazand rezistenta echivalenta de iesire
Circuitele basculante bistabile se utilizeaza in schemele digitale pentru a
Realiza operații logice pe datele de intrare
Genera intarzieri precise pe baza unui grup RC
Sincronizand datele cu ceasul in circuitele secventiale
Genera semnale periodice pe baza und grup RC
Este un avantaj al implementarii circuitelor secvenţiale in banda de asamblare(pipeline) fata de implementarea cu un singur etaj combinational
Reducerea timpilor de crestere şi de cadere
Reducerea consumului cu pastrarea performantei (acelasi throughput)
Reducerea timpului de raspuns minim (latency)
Cresterea marginilor de zgomot ale circuitului
Un bloc de comunicatie seriala asincrona (Universal Asynchronous Receiver Transmitter-UART):
Este un tip de circuit combinational deoarece comunicatia nu are ceas
Functioneaza doar cu nivele logice conform standardului RS-232
Poate fi implementat cu circuite integrate din seria 74HC
Comunică datele prin doua semnale SCL, SDA (serial clock, data)
Un microcontroler este alimentat la 3,3 V printr-un stabilizator de tensiune de la o baterie. Principala preocupare privind optimizarea proiectului este durata de viata a bateriei. Tipul de stabilizator cel mai potrivit pentru aceasta aplicatie este :
LM317 deoarece are tensiunea de ieşire ajustabila extern
NCP718 deoarece are consum propriu de ordinul microamperilor
LM7805 pentru că este foarte raspandit si ieftin
LD1117 pentru ca poate fumiza aproape 1 A pe insire
Un etaj de ieşire push-pull are două tranzistoare, fiecare determinând unul din cele două nivele logice. Faţă de un etaj cu un singur tranzistor și rezistență de pull-up, etajul push-pull:
Are nivelul high mai mare
are nivelul low mai mare
Comută mai lent
Comută rapid in ambele sensuri
Puterea disipată pe un rezistor bipolar T (cu ieşire pe colector şi emişătorul la masă) este minimă când:
T funcţionează în regim de amplificator
T funcţionează în regim de repetor
T funcționează în regim de comutator
T este în regiunea ohmică
Pentru a funcționa corect, circuitele integrate CMOS din seria 74HC trebuie alimentate cu:
Tensiune continuă de 1.2V
Tensiune alternativă între 4.75 şi 5.25 V
Tensiune între 2 și 6V
Tensiune între -0.5 şi 5.5V
Porțile logice realizate în tehnologie TTL standard au următorul avantaj faţă de tehnologiile anterioare:
Nivel high mai mare
Timp de propagare mai mic
Nivel low mai mare
Timp de creştere mai mare
Limita inferioară a nivelului high pentru o intrare digitală CMOS:
Scade cu tensiunea de intrare
Creşte cu tensiunea de intrare
Scade cu tensiunea de alimentare
Creşte cu tensiunea de alimentare
Un multiplexor analogic n:1:
Este un circuit boolean combinational, construit doar din porți logice
Poate multiplexa n semnale digitale
Este echivalent cu un decor cu semnal de activare (Enable)
Se realizează doar sub formă de circuit integrat TTL
In tehnologia CMOS, miniaturizarea are următorul dezavantaj:
Scaderea marginilor de zgomot
Simplificarea schemei electrice
Creşterea tensiunii de alimentare
Consmu dinamic mai mic
Circuitele basculante monostabile se utilizează pentru
Realiza operații logice pe datele de intrare
Genera întârzieri precise când sunt declansate
Sincroniza datele cu ceasul în circuitele secvenţiale
Genera semnale periodice pe baza unui grup RC
Este un dezavantaj al implementării circuitelor secvenţiale în bandă de asamblare (pipeline) faţă de implementarea cu un singur etaj combinaţional:
Reducerea performanței computationale maxime (throughput)
mărirea impilor de creștere și de cădere
Cresterea timpului de răspuns minim (latency)
Scăderea marginilor de zgomot ale circuitului
Un bloc de comunicaţie serială sincronă de tip SPI (Serial Peripheral Interface):
necesită un ceas foarte precis pentru a putea realiza sincronizarea transmitator-receptor
Poate fi implementat intr-un circuit integrat reconfigurabil (FPGA)
Funcţionează doar cu nivele logice conform standardelor RS-422/485
comunică datele prin două semnale: TxD, RXD (transmit, receive data)
Un microcontroler funcţionează ciclic, cu perioada de 10s, astfel: în regim activ, timp de 1s, consumă de la sursa de alimentare 10mA; în regim economic, timp de 9s, are consum neglijabil. Curentul mediu consumat de la sursa de alimentare, având ca referință un intervas de funcționare de 1000s, este:
1000 mA
1 mA
1000 mAs
1000 mA/s
Fie un circuit RC serie ideal cu intrarea pe rezistenţă şi ieşirea pe condensator. Pe intrare se aplică impulsuri dreptunghiulare având duratele stărilor mult mai mari decât constanta de timp a circuitului. Media tensiunii de ieşire va fi, față de cea a tensiunii de intrare:
zero
Semnificativ mai mică (dar nu 0)
Aproximativ egală
Mai mare
Calculatoarele digitale reprezintă valorile numerice la nivel electric prin:
Stări high si low
Stari unu si zero
Tensiuni proportionale
stări adevărat şi fals
Un etaj de ieşire push-pull are două tranzistoare, fiecare determinând unul din cele două nivele logice. Față de un etaj cu un singur tranzistor şi rezistență de pull-up, etajul push-pull:
Are nivelul high mai mare
Are nivelul low mai mare
Are timpul de creştere mai mic
Are durata stării high mai mică
Semnalele de tip impulsuri cu durată variabilă (PWM)
Au margini de zgomot mai mari decât semnalele de durată constantă
Au timpi de propagare mai mici decât semnalele de durată constantă
Au duratele fronturilor mai mari decât semnalele de durată constantă
Minimizează puterea disipată pe tranzistoarele din etajul de ieşire
Familia 74LS(TTL Low Power Schottky) prezintă, faţă de familia 74HC(CMOS);
Consum mai mic
Aceeaşi tensiune de alimentare
Acelasi pin-out
Nivel high mai mare
Limita superioară a nivelului low pentru o intrare digitală CMOS:
scade cu tensiunea de intrare
Creşte cu tensiunea de intrare
Scade cu tensiunea de alimentare
Creşte cu tensiunea de alimentare
Portile de transmisie, numite și comutatoare analogice, au, faţă de porțile logice normale realizate în aceeaşi tehnologie:
Curent de intrare mai mic
nivele logice mai apropiate de 0 și VCC
Domeniu valid al semnalului mai larg
Caracter bistabil
Un multiplexor analogic n:1:
Este bidirectional, putând functiona şi ca demultiplexor 1:n
Se poate construi dintr-un decodor şi n porți cu 3 stări
Se poate construi dintr-un decodor și n porți cu colector in gol
Nu poate multiplexa semnale digitale, ci doar analogice
Un circuit basculant monostabil:
are două stări logice pe ieşire
are o singură stare logică pe ieşire
Generează semnale de tact (ceas)
Memorează un bit pe timp nedeterminat
Este un dezavantaj al implementării circuitelor secvenţiale în bandă de asamblare (pipeline) faţă de implementarea cu un singur etaj combinaţional:
Reducerea curentului de alimentare al circuitului
creşterea ariei ocupate de circuit
Mărirea timpilori de creștere și de cădere
scăderea marginilor de zgomot ale circuitului
O baterie de acumulatori furnizează tensiune între 12V când este descărcată şi 14V când este încărcată. Pentru a alimenta cu tensiune constantă un microcontroler de la această baterie se poate utiliza:
Un stabilizator având Vinmax peste 14V şi Vo=3V
Un divizor de tensiune 10k cu 3k3
Un stabilizator având Vinmax sub 12V şi Vo=3V
Un stabilizator având specific Vin intre 3,3 si 5,5V
{"name":"Este adevărat că", "url":"https://www.quiz-maker.com/QPREVIEW","txt":"Este adevărat că, Următoarele sunt caracteristici ale semnalelor și circuitelor digitale, Curentul de alimentare al unui circuit integrat digital secvențial CMOS","img":"https://www.quiz-maker.com/3012/images/ogquiz.png"}
More Quizzes
Sanitation
320
CIVIL WAR
210
320
Second Literature Exam
211027
Weet jij wat deze klimaatwoorden betekenen? Doe de quiz! - door Laura van Eerten, Instituut voor de Nederlandse Taal ism NEMO Kennislink
1050
Meu pé de Laranja Lima
1160
Exam 5
25120
Short feedback quiz about chat and chat moderation.
5227
Like \ would like
10528
Setting the senses right
12627
Een politieke test
1050
Really Difficult Quiz
10512