ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

Σχετικά έγγραφα
Digitaaltehnika Loengukonspekt

9. AM ja FM detektorid

Vektorid II. Analüütiline geomeetria 3D Modelleerimise ja visualiseerimise erialale

Kompleksarvu algebraline kuju

Kirjeldab kuidas toimub programmide täitmine Tähendus spetsifitseeritakse olekuteisendussüsteemi abil Loomulik semantika

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

HAPE-ALUS TASAKAAL. Teema nr 2

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED LEA PALLAS XII OSA

Digitaalne loogika (Digital Logic)

Lokaalsed ekstreemumid

HULGATEOORIA ELEMENTE

Graafiteooria üldmõisteid. Graaf G ( X, A ) Tippude hulk: X={ x 1, x 2,.., x n } Servade (kaarte) hulk: A={ a 1, a 2,.., a m } Orienteeritud graafid

Jätkusuutlikud isolatsioonilahendused. U-arvude koondtabel. VÄLISSEIN - COLUMBIA TÄISVALATUD ÕÕNESPLOKK 190 mm + SOOJUSTUS + KROHV

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED, ÜLESANDED LEA PALLAS VII OSA

28. Sirgvoolu, solenoidi ja toroidi magnetinduktsiooni arvutamine koguvooluseaduse abil.

Ruumilise jõusüsteemi taandamine lihtsaimale kujule

Geomeetrilised vektorid

4.2.5 Täiustatud meetod tuletõkestusvõime määramiseks

Energiabilanss netoenergiavajadus

Funktsiooni diferentsiaal

ESF5511LOX ESF5511LOW ET NÕUDEPESUMASIN KASUTUSJUHEND 2 EL ΠΛΥΝΤΉΡΙΟ ΠΙΆΤΩΝ ΟΔΗΓΊΕΣ ΧΡΉΣΗΣ 21 HU MOSOGATÓGÉP HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ 41

HSM TT 1578 EST EE (04.08) RBLV /G

Ecophon Line LED. Süsteemi info. Mõõdud, mm 1200x x x600 T24 Paksus (t) M329, M330, M331. Paigaldusjoonis M397 M397

Kontekstivabad keeled

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Koormus 14,4k. Joon

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Compress 6000 LW Bosch Compress LW C 35 C A ++ A + A B C D E F G. db kw kw /2013

Planeedi Maa kaardistamine G O R. Planeedi Maa kõige lihtsamaks mudeliks on kera. Joon 1

Aritmeetilised ja loogilised operaatorid. Vektor- ja maatriksoperaatorid

Ψηφιακά Συστήματα. Ενότητα: Ψηφιακά Συστήματα. Δρ. Κοντογιάννης Σωτήρης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Juhistikusüsteeme tähistatakse vastavate prantsuskeelsete sõnade esitähtedega: TN-süsteem TT-süsteem IT-süsteem

KOMBINATSIOONID, PERMUTATSIOOND JA BINOOMKORDAJAD

ITI 0041 Loogika arvutiteaduses Sügis 2005 / Tarmo Uustalu Loeng 4 PREDIKAATLOOGIKA

3. LOENDAMISE JA KOMBINATOORIKA ELEMENTE

1 Kompleksarvud Imaginaararvud Praktiline väärtus Kõige ilusam valem? Kompleksarvu erinevad kujud...

Keemia lahtise võistluse ülesannete lahendused Noorem rühm (9. ja 10. klass) 16. november a.

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΜΝΗΜΕΣ. (c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ ΕΠΙΔΕΙΞΗΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ

Eesti koolinoorte XLVIII täppisteaduste olümpiaadi

Copyright, 2006 ΚΑΓΙΑΜΠΑΚΗΣ ΜΑΝΟΣ

STM A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

Ecophon Square 43 LED

MATEMAATILISEST LOOGIKAST (Lausearvutus)

Ελίνα Μακρή

Eesti koolinoorte XLIX täppisteaduste olümpiaad

T~oestatavalt korrektne transleerimine

RF võimendite parameetrid

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Suhteline salajasus. Peeter Laud. Tartu Ülikool. peeter TTÜ, p.1/27

Joonis 1. Teist järku aperioodilise lüli ülekandefunktsiooni saab teisendada võnkelüli ülekandefunktsiooni kujul, kui

Sõiduki tehnonõuded ja varustus peavad vastama järgmistele nõuetele: Grupp 1 Varustus

PLASTSED DEFORMATSIOONID

Vektorid. A=( A x, A y, A z ) Vektor analüütilises geomeetrias

Funktsioonide õpetamisest põhikooli matemaatikakursuses

Click & Plug põrandaküte. Paigaldusjuhend Devidry

2. HULGATEOORIA ELEMENTE

2.2.1 Geomeetriline interpretatsioon

KEEMIAÜLESANNETE LAHENDAMISE LAHTINE VÕISTLUS

Kontekstivabad keeled

Arvuteooria. Diskreetse matemaatika elemendid. Sügis 2008

Sissejuhatus mehhatroonikasse MHK0120

ALGEBRA I. Kevad Lektor: Valdis Laan

Συστήματα Μικροϋπολογιστών

Võite registreerida oma toote parema teeninduse saamiseks:

Kuressaare Vanalinna Kool. Informaatika õppematerjal esimesele ja teisele kooliastmele. Koostas: Eha Kask Pildid joonistas: Anne Metsamaa

Koduseid ülesandeid IMO 2017 Eesti võistkonna kandidaatidele vol 4 lahendused

Pesumasin Πλυντήριο ρούχων Mosógép Veļas mašīna

Kasutus- ja paigaldusjuhend Juhtseade tuleohutussüsteemidele

6 Vahelduvvool. 6.1 Vahelduvvoolu mõiste. Vahelduvvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub.

Ψηφιακή Σχεδίαση. M. Morris Mano. Michael D. Ciletti ΤΕΤΑΡΤΗ ΕΚ ΟΣΗ

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ (Α)

σύνθεση και απλοποίησή τους θεωρήµατα της άλγεβρας Boole, αξιώµατα του Huntington, κλπ.

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 11:

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

2. ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ. e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. Σταθερές Μνήμες Αρχιτεκτονικές Μνήμης RAM

.Λιούπης. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά - Ηµιαγωγικές Μνήµες 1

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Mathematica kasutamine

PRAKTILINE ELEKTROONIKA

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

1 Funktsioon, piirväärtus, pidevus

Κεφάλαιο Τρία: Ψηφιακά Ηλεκτρονικά

Eesti LIV matemaatikaolümpiaad

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ ΚΑΙ ΚΩ ΙΚΕΣ 1

C D C D C D C D A B

Ψηφιακή Σχεδίαση Εργαστηριο 1. Τμήμα: Μηχανικών Πληροφορικής κ Τηλεπικοινωνιών Διδάσκων: Δρ. Σωτήριος Κοντογιαννης Μάθημα 2 ου εξαμήνου

TELERI JA KODUKINO OSTJA ABC EHK MIDA VÕIKS TEADA ENNE OSTMA MINEKUT. Lugemist neile, kes soovivad enamat kui telerit toanurgas

Formaalsete keelte teooria. Mati Pentus

Teaduskool. Alalisvooluringid. Koostanud Kaljo Schults

Juhend. Kuupäev: Teema: Välisõhu ja õhuheidete mõõtmised. 1. Juhendi eesmärk

ΔΙΑΧΥΤΑ ΚΑΙ ΕΝΣΩΜΑΤΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

SAGEDUSMUUNDURID Juhend Lugege läbi enne seadme kasutamist!

Transcript:

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA Kevad 2018 Üheksas loeng Martin Jaanus U02-308 (hetkel veel) martin.jaanus@ttu.ee 620 2110, 56 91 31 93 Õppetöö : http://isc.ttu.ee Õppematerjalid : http://isc.ttu.ee/martin

Teemad Digitaalelektroonika analoogmaailmas Lihtloogikafunktsioonid ( eitus, või, välistav või, ning) Realisatsioon erinevatel tehnoloogiatel (DTL, TTL, KMOP...) Mäluta elemendid (dekoodrid, multiplekserid) Mäluga loogikaelemendid (trigerid, loendurid)

Digitaalelektroonika Digitaalne ( ladina keeles digitis sõrm, inglise keeles digitnumber) tähendab numbriline. Kasutusel (erinevalt pidevsüsteemist ehk analoogsüsteemist) kindlad, kokkulepitud signaali väärtused. Digisignaal saab muutuda astmete kaupa, lõplikud väärtused. Põhiline kasutus on kahendsüsteem, sest seda on lihtne kasutada (signaal kas on või ei ole) Reeglina digitaalelektroonikas on digitaalne (kindlate väärtustega) ka aeg.

Kahendsüsteem Kahe võimaliku oleku puhul on tegu binaarse signaaliga Kõige lihtsam arvusüsteem. Bitt. 0 vale, puudub, madal tase 1- tõde, olemas, kõrge tase Kui digitaalne signaal on tegelikult suurus, mis võib pidevalt muutuda, on tegemist hägusa (fuzzy) mudeliga. Näiteks kõrgemal asuv pinge tähendab ühte olekut, teisest nivoost madalam teist olekut.

Kahendsüsteem elektrilisel kujul Voolupõhine (tööstuselektroonika, -automaatika) 0-4 ma, 1 20 ma, kui vool puudub,on ühendus katki. Valdavalt kasutatakse pingepõhist süsteemi 0 0...0.5 V, 1 2.4...(3.3 V, 5 V) Tööstuselektroonikas ja häirerikkas keskkonnas kasutatakse ka teisi nivoosid 0 >>5 V, 1 < -5V...-24 V (RS232) Aga olekuid võivad olla kodeeritud ka vahelduvpingesse (modulatsioon) : Amplituud,sagedus, faas. Tänapäevane sidetehnika.

Veidi ajaloost 1705 Binaarsüsteem (0,1) Gottfried Wilhelm Leibniz 1886 Georg Boole algebra (loogikatehted), releeloogika 1907 Audioni (elektronlambi) kasutamine NING-EI tehtes. 1924 tänapäevase loogikaelementide eelkäijad. 1941 Esimene elektrooniliselt programmeeritav automaat (Konrad Zuze, Z3), kasutas elektronlampe. 1953 Esimene täispooljuhtarvuti. 1958 Esimene loogikamikroskeem. Tööstusautomaatika digijuhtmoodul (1973) NSVL

Tehnoloogiad Lihtloogikaelementide masskasutus on vähenenud neid asendavad mikroprotsessorid/kontrollerid. Igal juhul on need elemendid peidus selle sees. Diskreetelementidena kasutatakse kui sedasi on lihtsam või töökiiruse pärast (programmi täitmine on aeglane) Tööstusautomaatika digijuhtmoodul (1982) NSVL

Kahendsüsteem elektrilisel kujul Oluline on, et signaale töötlevad komponendid kinnitaks olekut ehk viiks muutuja võimalikult kindlalt ja kiiresti vajalikku olekusse. Inverteri olekuülekanne

Loogiline tehe eitus (inversioon) Loogikafunktsioon, ilma milleta ei ole digitaaltehnika võimalik! 0 1 ja 1 0 Y=X X Y X Y

Loogiline tehe eitus (inversioon) Lihtsam variant - saab teha ühe transistoriga. Transistor peab olema kas suletud või avatud (ei tohi olla aktiivrežiimis) Diskreetelementidest. TTL KMOP (CMOS) Võib teha mitmel viisil aga populaarsem on CMOS tehnoloogia, mis ei tarbi oleku säilitamisel energiat.

Loogiline tehe eitus (inversioon) Digitaaltehnika probleem siire ühest olekust teise olgu võimalikult kiire! Lahendus vähendame toitepinget (võimsus sõltub pinge ruudust) ning võimalusel töösagedust Jahutamine Toimub mahtuvuste ümberlaadimine.

Loogikaelementide ühendamine Programmeerija jaoks on olemas vaid 0 ja 1 Reaalses skeemis on pinged ning voolud need on analoogsuurused! Skeemide disainimisel tuleb sellega arvestada! Järgmine element tarbib voolu (CMOS ümberlülitusel, TTL pidevalt), elemendi väljund peab seda võimaldama. Üldjuhul saab väljundisse ühendada kuni 10 järgmise elemendi sisendit.

Loogiline tehe VÕI (OR) Vähemalt kahe sisendiga element. Väljund on 1 kui vähemalt üks sisend on 1. Y=X1+X2+...Xn X1 X2 Y X1 X2 Y

Loogiline tehe VÕI (OR) Kõige lihtsam realisatsioon kasutada dioode. Näide ollmeelektroonikast - seadet toidab aku või elektrivõrk. Põhipuudus dioodile jääb 0.7 V Kasutatakse tänapäeval diskreetelemente ja aeglastes kohtades. Mikroskeemisiseselt ei kasutata! (1973)

Loogiline tehe NING (AND) Vähemalt kahe sisendiga element. Väljund on 1 kui Kõik sisendid on samaaegselt 1. Y=X1*X2*...Xn X1 X2 Y X1 X2 Y

Loogiline tehe NING (AND) Kõige lihtsam realisatsioon kasutada dioode. See tehe toimub avatud kollektoriga elementide kokkuühendamisel. Andmesiinid (näit I2C) Mikroskeemi siseselt ei kasutata Vcc

Kombineeritud tehted Kõikide muude loogikafunktsioone saamiseks peab meil olema: Eitus (NOT) ja üks kahest NING või VÕI element. Nende baasil saab teha digitaalelektroonikas kõike. Põhiehituskivid sisaldavad endas kas NING-EI elementi (levinum) või VÕI-EI elementi. 1973 Nõukogude Liit, Texas Instruments 1966

NING-EI (NAND) Üks võimalikest loogika põhiehituskivist NING ja EI elemendi kaskaadühendus. Väljund on 1 kui kasvõi üks sisend on 0 Y=X1*X2*...Xn X1 X2 Y X1 X2 Y Ainult sellest elemendist piisab, et teha kõike! (Charles Sanders Peirce tõestas 1880)

VÕI-EI (NOR) Üks võimalikest loogika põhiehituskivist VÕI ja EI elemendi kaskaadühendus. Väljund on 0 kui kasvõi üks sisend on 1 Y=X1+X2+...Xn X1 X2 Y X1 X2 Y Ainult sellest elemendist piisab, et teha kõike!

Välistav VÕI (XOR) Kahe sisendiga Väljund on 1 kui sisendid on erinevad. Y=X1+ X2 Saab teha VÕI-EI ja NING-EI elementidest. Põhiline kasutus protsessorites (summaatori koostisosa) X1 X2 Y X1 X2 Y http://www.circuitstoday.com/half-adder Poolsummaator

Välistav VÕI-EI (XNOR) Kahe sisendiga Väljund on 1 kui sisendid on võrdsed. Y=X1+X2 Saab teha VÕI-EI ja NING-EI elementidest. Kasutatakse näiteks sünkroondetektoris. X1 X2 Y X1 X2 Y Koridori- ehk veksellüliti

Kolme olekuga loogikalülitused Tavaliste lülituste väljundite kokkuühendamisel tekib probleem kui nende olekud on erinevad. Päästab avatud kollektoriga element, aga siis toimub igal juhul NING tehe. Selle jaoks on osadel elemetidel võimalus katkestada väljund (viia see kõrge takistusega olekusse high-z) Sageli tähistatakse seda klemmi tähisega ENABLE (luba) Kasutus arvutitehnikas erinevate seadmete ühisele andmesiinile ühendamine.

Dekooder Dekooder lülitus, mis tunneb ära sisendisse saabuva kahendarvu ja annab signaali vastavasse väljundisse. Näiteks LED indikaatorite juhtlülitus. http://www.interfacebus.com/ic-bcd-to-7-segment-decoder-schematic.html

Multiplekser Ühendada vastavalt juhtkoodile üks mitmest sisendist ainsa väljundiga. Kombinatsioonloogika lülitus.

Multiplekser Omab 2 n sisendit ja n aadressisisendit Ühendab ühe sisendi väljundiga. Sisendi number on määratud aadressiga.

Demultiplekser (demux) Üks sisend, 2 n väljundit Sisend ühendatakse selle väljundiga, mille järjekorranumber on esitatud aadressibitiga

Mäluga loogikaelemendid (trigerid) Võimaldab säilitada ühe biti informatsiooni. Säilitab seda niikaua kuni toide on sisse lülitatud. Sünkroonne triger (lülitab ümber vaid taktiimpulsi ajal) Asünkroonne triger (lülitab ümber kohe oleku muutudes) Vajalik mittelineaarsus ja positiivne tagasiside Mälu idee - hüsterees (1973, NSVL)

RS triger (RS Flip-Flop) S - Set --> sättima, R Reset --> tühistama Kõige lihtsam mälu kuid omab keelatud olekut Asünkroonne, lülitab ringi kui olek muutub.

Sünkroniseerimine Lihtloogikaelemendid töötavad pidevajas (asünkroonselt). Enamik digitaalelektroonikat töötab takteeritult. Olekud muutuvad vaid siis kui on aktiivne taktisignaal (kokkulepitult signaali tõusev või langev front või ka mõlemad). CLOCK kell Siire peab olema tunduvalt kiirem kui Δt. Taktsagedus f=1/ Δt

Sünkroonne RS triger Toimib vaid siis kui taktsignaal on aktiivne, reeglina tehakse NING elemendiga. Olek S=1 ja R=1 on keelatud (puudus on kõrvaldatud JK trigeris, mis olemuselt on 2 RS trigerit kaskaadühenduses+loogika).

D triger (mäluelement) D delay > viitetriger Kui D=1 siis clock aktiivne front lülitab alati olekusse 1 Kui D=0 siis clock aktiivne front lülitab alati olekusse 0

Muud trigerid JK triger. Töötab nagu RS triger, aga mõlema sisendi oleku 1 puhul muudab olukorra vastupidiseks. T triger. Loendustriger ( jagamine kahega). Saadakse JK trigerist,kui ühendatakse sisendid kokku. Liittrigerid (enamlevinud). Trigerite kombinatsioon, sageli sisaldavad sisendis loogikafunktsioone. http://www.circuitstoday.com/flip-flop-conversion Trigeritest saab teha loendureid, mäluelemente, sagedusjagureid.

Tänapäevane arvutimälu RAM Juhupöördusega mälu (Random Access Memory) Staatiline (basserub trigeril), kiirem, kallim Dünaamiline (mäluelement kondensaator), võtab vähem ruumi, aga vajab värskndust laeng aja jooksul väheneb. Info hävineb toite katkestamisel! SRAM DRAM https://en.wikipedia.org/wiki/random-access_memory

Tänapäevane arvutimälu ROM Ainult lugemiseks (Read Only Memory). Informatsioon säilib toite katkestamisel. Kasutamine sarnaneb RAM mäluga. ROM info sisestatakse valmistamisel EPROM infot saabkasutaja sisestada, kustutamine UV kiirgusega (vananenud) EEPROM elektriliselt kustutatav ning programmeeritav mälu, aeglane Flash EEPROM, sama, aga kiirem ning tänapäevasem variant, masskasutus. https://en.wikipedia.org/wiki/flash_memory EEPROM mälude põhipuudus kirjutuskordade arv on piiratud. Flash mäluga üritatakse asendada RAM mälu Püsimälu idee: https://www.cl.cam.ac.uk/teaching/1213/sysonchip/materials/sg3bus/zhp4c6e8640b.html