Генераторлар және автогенераторлар

Автогенератор деп-тербеліс қалыптасып өзгеріп, өсіп және тербелістің өздігінше пайда болдыратын құрылымды айтады. Автотербелістердің пайда болатын 1-ші нұсқаулары олар автогенератордың ішкі кедергілерінен, импульстерден және қор көзінің сұлбаға қосылғанда пайда болған әсерлерінен туады. Автогенераторда жүргізілген түрлендіру көзінің энергиясы тербеліс энергиясына айналады. Құрылымдарда автогенераторлар барлық сигналдарды түрлендіріп беруге болады. Ол құрылғыларға модемдер, компьютерлер және телекоммуникациялық ақпараттық құрылғылар жатады. Туннельдік диодты автогенераторды 5,4.а-суреттегі қарастырамыз, бұл автогенератор ең қарапайым гармониялық тербеліс генераторы болып саналады. Жұмыс істеу тәртібі, қор көзінен (Е) шыққан тұрақты кернеу дроссель (Др) арқылы жүріп,индуктивті орам арқылы туннельдік диодтың анодына келіп түседі. Ондағы кернеу шамасы жұмыс нүктесіндегі диодтың вольтамперлік сипатының аймағына түсіп еніп отырады. Туннельдік диодтың дифференциялдық кедергісі әрқашан теріс шама болады:

R_Д =du/di=(20/200) Ом.

Тізбек құрамында конденсатор, С индикатор орамы, L және резистор, R болады. Диод тербеліс контурының (өнбойдың) тізбек бойына орналастырылады. Бұл элементтер өнбойдағы тербеліс жылдамдығын реттеп отырады.

Автогенератордың тербелістері ЭҚК-ң е (t) әсерінен пайда болатын импульстер таралады, импульстерге әр түрлі кездейсоқ элементер әсерілер кедергілер тудырады. 5,4.а-суреттегі сұлба элементтер бойында тұрақты кернеу және тоқ шамасын Кирхгофтың екінші заңы бойынша дифференциалдап жазамыз. 5,4.а-суретте автогенератор сұлбасы көрсетілген..

Сурет 5,4.а-суретте автогенератор сұлбасы.

Индикатордың орамының бойынан өткен тоқ теңдеуі:

Бұл теңдеудің оң және сол жағын дифференциалдаймыз:

Тербеліс тұрақтылығын талдау үшін біртекті сызықты теңдеудің оң бөлігін нөлге теңестіріп қарастырамыз. Одан шыққан шама теңдеудің тербеліс сипаттамасын көрсетеді:

Бұл теңдеу контурдың жоғары жұмсақтық радикал теңдеуі б.т. Ол әрқашан теріс шама болады.

Туннельдік диодтар. Туннельдік деп р-n ауысуы арқылы заряд тасушылары туннелдік механизм нәтижесінде өтетін сипаттамасында дифференциялық кедергісі теріс болатын аймағы бар жартылай өткізгіш диодтарды айтады. Қоспасының консентрациясы өте үлкен болғанда (шамамен 10¹⁹-10²⁰ см^-3) р-п ауысуларының сипаттамалары аномальді болады.

Оның ВАС-ң былай өзгеретінін бірінші рет жапон а с физигі Лео Цзаки (1958 ж.) ашқан болатын.

Туннельдік диодтарда қоспаның консентрациясының в өте үлкен болуымен байланысты электрондық ауысу ының кемтіктік қалыңдығы өте жұқа болады.

Мұндай жағдайда электрондардың потенциялдық тосқауылдан өту ықтималдығы көбейеді де, онда жоғарыда айтылған құбылыс байқалады. Туннельдік диодқа тура кернеу беретін болсақ, р-n ауысуындағы ішкі өріс нашар-лайды, бірақ электрондардың туннельдік жолмен өтуіне жеткілікті болып қала береді. Сипаттама «құлама аралық» (а, в) п.б., одан кейінгі тура кернеудің өсуі туннельдік эффектіні түгелімен жояды да, тура тоқ қайтадан өсе бастайды (в, с) туннельдік диодтың көмегімен тоқтың немесе кер-неудің секірмелі өзгерісін тудыратын сұлбалар жасауға болады. 5,5 суретте сипаттамада (а, в) аралығы дифференциялдық кедергінің теріс болуы, диодтарды күшейткіштер мен генераторларда да қолдануға болады деген сөз

Қазіргі кезде туннельдік диодтарды, германийден,фосфид галий,арсенид галийден жасайды, кең тарағаны - германийден жасалған диодтар. Тунельдік диодтардың бір түрі, қоспаның консентрациясы аздау болатын айналдырылған диодтар. Олар кәдімгі диодтарға қарағанда жоғарырақ жиіліктерде жұмыс істей алады, сондықтан олардың амплитудасы аз сигналды детекторлау, шектеу және коммутациялау үшін пайдаланады.

Өрістік транзисторлар, электр өрісімен басқарылады. Кіріс кедергісі өте жоғары болғандықтан сигнал көзінен ток пен қуат жұмсамайды. Өрістік транзистордың екі түрі бар: р-n ауысулы өрістік транзистор және оқшауланған тиекті өрістік транзистор. Соңғы транзистор индикаторлы және қондырылған арналы болып тағы екіге бөлінеді де құрылысына сәйкес МДЖ (металл-диэлектрик- жартыпай өткізгіш) транзисторларға.

P-n ауысулы өрістік транзистор-бұл тек р-n ауысуынан тұрады. Қарапайым құрылым 5,6.а-суретте көрсетілген: негізгі n кремний кристалын екі жағынан р аймағы, яғни тиек (Т) (затвор) қапсыра қоршап тұр. Олардың ортасында орналасқан n аймағы арнада, оның ток тізбегі жалғанған екі шетінің бірі- бастау (Б) (исток), екіншісі құйма (қ) сток деп аталып, тоқтың шығу және жиналу көздерін көрсетеді.

Р-n ауысулы өрістік транзистордың жұмыс істеу принципі мынадай. Тиекке теріс кернеу беретін болсақ, онда кәдімгі р-n ауысуының кері қосылуындағыдай оның ені арта түседі. Ауысу ішінде жылжымалы заряд бөлшектерінің болмайтындығын ескере отырып, оны диэлектрикке балауға болады. Онда осы диэлектрик аймағы арнаның енін екі жағынан қусыра қыса түсіп, оның тоқ өткізу қабілетін азайтып, оның кедергісін арттырады.5,6.а, б-суретте транзисторлар құрылымы көрсетілген.

а)

б)

Сурет 5,6.а, б-суретте транзисторлар құрылымы.

МДЖ транзисторының бір түрі-индукцияланған арналды транзистордың құрылысы. Жұмыс істеу принципі: Тиекке ток көзінің теріс полюсі қосылса, түсірілген кернеудің әсерінен тиектің астындағы электрондар одан алшақтай түседі. Астар (төсеніш) ретінде пайдаланылған n текті жартылай өткізгішінде кемтіктер аз болғанымен олар баршылықта, түсірілген тиек кернеудің әсерінен олар оған тартыла түседі.5,7 суретте транзистор сұлбасы мен құрылымы көрсетілген..

Сурет 5,7. Транзистор сұлбасы мен құрылымы

МДЖ-ң транзисторының екінші түрі- қондырылған арналы өрістік транзистор. Бұл транзистордың тиегіне кернеу түсірілмей жатып-ақ құйма тоғының пайда болуы мүмкін. Оның үстіне тиекке теріс кернеу беретін болсақ, онда n каналдан электрондар аласталынып, оның өткізгіштігі төмендейді де, құйма тоғының шамасы азаяды; ал кернеу оң бағытпен түсірілсе, электрондар жанжақтан арнаға тартыла түсіп, оны заряд тасушыларымен қанықтыра отырып, құйма тоғының шамасын арттырады. Сондықтан бұл тәттібі «байыту» алдыңғысын «азайту» тәртібі болады. Осы тұрғыдан алғанда индикаторлы арнасы транзистор тек байыту тәртібінде жұмыс істей алады.

5.8. Электронды логикалық сұлбалар (ЭЛС)

Логикалық операцияларды қолдана отырып кешеннен алынған сигналдар негізінде техникалық параметрлерді бақылауға өңдеуге және реттеу жүйелерін құруға мүмкіндік тудырады. Барлық сигналдар ақпараттық жүйеге бір әріпі күйінде беріледі. Ол стандартты амплитудалы сигнал бар екендігін көрсетеді. Ал, «0» күйде жүйеде сигнал жоқ деген шарт белгіленеді. Барлық ақпараттық жүйелер осы қағиданы пайдалана отырып екілік жүйеде жұмыс істейді. Логикалық операциялардың түрлерін қарастырамыз.

Логикалық көбейту. Ол ақпараттық түрде немесе сигналда «және» деп белгіленеді. Автоматикалық жүйедегі немесе компьютерлік техникадағы логикалық көбейту сұлбасын қарастырамыз. (ЛКС) көбейту сұлбасында негізінде қарапайым элементтерден құралады. Резисторлық ЛКС қарастырамыз (5,8 сурет).

Сурет 5,8. Логикалық көбейту сұлбасы

75-сұлбаның кез-келген кірісіне тек бір ғана сигнал берілсе оның шығысындағы А нүктесінде амплитудасы импульстің шыңы болады:

,.

Сондықтан егер де кірістегі екі сигнал бірден берілетін болса, онда сұлбаның шығысындағы сигнал өзара тең болады:

U_шығ U_кір.

76-сұлбаның кірісіне импульстің бір уақытта келу, келмеуіне байла-нысты, шығысындағы сигналдардың амплитудалаты әр түрлі болады. ЛКС жүйесіндегі күрделі сұлбаның жұмысын қарастырамыз. Сұлбада резисторларға қосымша түзеткіш диод элементтері байланыстырылған, кернеу сигналдары импульстік түрде беріледі. Егер диодтың R_Д тура кедергісі және сол каскадтағы жалпы кедергі R_ж шығысындағы R кедергіге сигнал аз жібереді. Онда А нүктесінде кірістік сигнал нольге тең. Ал шығыстықсигнал да нольге жуық болады 5,9-сурет.

себебі .

Сурет 5,9

Екінші сұлбадағы бірінші кіріс амплитудасы қор көзіне тең болған оң сигнал береді:

U_кір=E.

Онда диод толық жабылады. Сондықтан А нүктесіндегі кернеу шамасы төмендегідей:

;

.

Сондықтан сұлбаның шығысындағы теңдеу шамасы екі есе өседі.

Логика – бұл адам ойларының түрлері мен заңдары туралы, оның ішінде дәлелдеуге болатын пікірлердің заңдылықтары туралы ғылым.

Формальды логика сөйлеу тілімен білдіретін біздің кәдімгі мазмұнды пікірімізді талдаумен байланысты.

Математикалық логика формальды логиканың бөлігі болып табылады және алынған объектілері мен пікірлері бар, олардың ақиқаттығын немесе жалғандығын бір мәнді шешуге болатын ойларды ғана зерттейді.

Математикалық логиканың саласы пікірлер алгебрасы ретінде (оны басқаша логика алгебрасы д.а. ал алғаш рет ХІХ ғ-ң ортасын ағылшын математигі Джордж Бульдің еңбектерінде п.б. бұл – дәстүрлі логиканың есептерді алгебралық әдістермен шешуге талаптанудың нәтижесі), информатикада жақсы меңгерілген.

Біріктіруші мағынада қолданылатын немесе жалғаулығының көмегімен қарапайым А және В айтылымдарының бір құрамдасқа бірігуі логикалық қосу немесе дизъюнкция ал операцияның нәтижесі- логикалық қосындысы.

Немесе логикалық операция белгісімен белгіленеді. Немесе логикалық операцияның ақиқаттық кестесі төмендегідей болады.

1. А немесе В пікірлерінің ең болмағанда біреуі ақиқат болғанда, А немесе В дизъюнкциясы ақиқат.

2. А және В пікірлерінің екеуі де жалған болғанда, А және В дизъюнкциясы жалған.

Логика алгебрасының математикалық аппараты компьютердің аппараттық құралдарының жұмысын сипаттауға өте қолайлы, өйткені компьютердің негізгі екілік санау жүйесі болып табылады, өздерің білесіңдер, онда екі цифр: 0 мен 1 қолданылады, ал логикалық айнымалылардың мәндері де екі: «0» және «1». Бұл компьютердің бір ғана құрылымындағы екілік санау жүйесінде ұсынылған сандық ақпаратты да, логикалық айнымалыларды да өңдеу және сақтау үшін қолданыла алады дегенді білдіреді. Компьютердің негізгі тараптары ондаған мың осындай логикалық элементтерден тұрады.

Қарапайым А айтылымына ЕМЕС шылауын қосу логика тегістеу операциясы да, операцияны орындау нәтижелерінде жаңа айтылым пайда болады. ЕМЕС операциясының ақиқаттық кестесі болады.

Триггер – бұл компьютердің резистрлерінде екілік кодтың бір разрядын жадыда сенімді сақтау үшін кеңінен қолданылатын электрондық схема. Триггердің орнықты екі жағдайы бар, оның бірі- екілік санау жүйесінің бірлігіне, екіншісі- екілік санау жүйесінің нольіне сәйкес болады.

Триггер термині ағылшынның «trigger» – ілгешек, төмен түсетін ілгешек деген сөзінен шыққан. Бұл схеманы белгілеу үшін ағылшын тілінде көбінесе flip-flor термині қолданылады (шапалақтау) электрон-дық схеманың осы дыбысқа сәйкес аталуы оның электрленген күйінің бірінен екіншісіне және керісінше лезде ауысу (лақтырылу) мүмкіндігін көрсетеді.

Триггердің ең көп тараған түрі осылай аталатын RS триггері (set- орнату, Reset-түсіру) оның екі симметриялы Sжәне R кірістегі және екі симметриялы Q және шығулары бар және Q сигналы сигналының логикаларының терістеуі б.т. екі Sжәне R кірістерінің әрқайсысына кірістік сигналдар қысқа мерзімді импульстер түрінде берілуі мүмкін. Кірісті импульстің бар болуының-бір, жоқ болуын – нөл деп есептеледі.

Бір триггер екілік кодтың бір разрядын ғана жадыда сақтай алатын болғандықтан, байтты сақтау үшін 8 триггер, килобайтты сақтау үшін, сәйкесінше 8·2¹⁰=8192 триггер керек. Жадының қазіргі кездегі микросхемаларында миллиондаған триггерлер бар.

Ақпарат алмасудың магистралдық жүйесі. Микро ЭВМ-ң сыртқы орта мен шеткі құрылғылар арқылы өзара әрекеттеседі. Мұндай құрылғыларға жиі пайдаланылатын тлетайфтер компьютерлік жүйелер аналогты-цифрлы және цифрлық-аналогты құрылымдарда, дисплей-лерде магниттік таспада, дискретті сигналдарды ендіру шығауға пайдаланылады. Микропроцессорлық жүйеге қосылу үшін құрылғы-лармен үйлесімді жұмыс жасау керек. Ол үшін унификациялық интерфейс пайдаланылады. микропроцессорлық жүйенің құрылғылары-ның өзара жұмыс істеуі мен жұмыс тәртібіне ережелер тағайындалған. Интерфейс құрамына ажырату және қосу байланыс құралдары кіреді. Ондағы сигналдар уақытша диаграммамен сипатталады. Электро-физикалық үрдістің жасалынған бағдарламаларын ендіру, шығару интерфейсі 4 функциядан тұрады: 1) ақпаратты буферлеу. 2) адресті дешифрлау. 3)синхрондау. 4)сигналдарды командалық басқару.

Буферлік үрдіс шеткі құрылғылардың арасындағы ақпарат алмасуларының синхрондау үшін қажет. Адресті дешифрлау бірнеше шеткі құрылғыларын пайдаланатын жүйелерінде ендіруге шығаруға пайдаланатын аспап. Команданы дешифрлау ақпаратты беруге және таспаны кері айналдыруға қажетті құрал.

Үлкен интегралды сұлбаларда (ҮИС) негізгі құрылғылар жобалау үшін әр түрлі техникалық үрдістерден жинақталады. Құрылғылар блоктан тұрады. Оларда кірісі мен шығысында магистралдық (шиналық)құрылымдардан жасалынады.

Адрестік шиналар

Қарапайым микропрцессордың жүйеде тек ғана ақпараттың адресін бере алады. Микропроцессор адрес кодының сигналын тудырады. Ал,адрестер шинасына қосылатын басқа құрылғылар адрес кодын танудың микроперациясын үздіксіз орындап отырады және қабылдайды. Адрестік шиналар желісінің саны берілген адрес кодының разрядтылығымен дәл келеді. Егер 16 разрядты кодты пайдаланса, онда жүйеде 2¹⁶ тең болады. Адрестік жасақтауына рұқсат етіледі. Олардың барлығы жад ұяшығының адресіне енгізуге шығаруға арналған құрылғылардың ақпараттар немесе деректер регистрінің адресіне жатады. Деректер шинасы процессордан еске сақтау құрылғылардан және деректерді дисплейлік үрдістер жасауға қабылдап бере алады. Басқа құрылғыларға қарағанда деректерді қабылдап еске сақтайды. Оның разрядтылығы микропроцессордың разрядтылығымен анықталады. Оларға 2, 4, 8, 16, 32 битке тең болады. Егер микропроцессорда күрделі екі операция жасалу үшін қос разрядты бағдарлама жасалынады. Бұл жағдайда мерзімдік мультипрексор пайдаланылады. Мультиплексор адрестер мен деректерді жалпы шинаға пайдаланып өңдейтін құрал.

Пернетақта – дербес компьютерді басқаратын пернелік құрылғы. Ол аллфавиттік-цифрлық мәліметті енгізуге арналған. Монитор мен пернетақтаның бірігіп қызмет атқаратын қолданушы интерфецсі д.а.

Стандартты пернетақта жүзден аса пернелерден тұрады. Олар бірнеше функциональдық топтарға бөлінген. Алфавиттік- цифрлық пернелер тобы символдан тұратын ақпаратты енгізуге арналған.

Функционал пернелер тобына пернетақталар тобының жоғары бөлігінде орналасқа (Ғ1-Ғ12) 12 перне кіреді. Қызметтік пернелер алфавит цифрлық пернелер тобының маңайында орналасқан. Компью-тердің жады-оның құрамына міндетті түрде енетін элементтердің бірі. Жадтың көлемі байтпен өлшенеді. 1 байт 8 биттен тұрады.

Жедел жад (ОЗУ) немесе жедел есте сақтау құрылғысы ақпараттың керек бөлігінде лезде қатынауды қамтамасыз етеді. Бірақ компьютерді өшіргенде жедел жадтағы барлық ақпарат бірден жойылады. Компьютер жедел жадының көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы артады.

Тұрақты жад (ПЗУ) – стандартты программаларды, өзгермейтін мәліметтерді және жүйелік ақпаратты (ВІОS) энергиядан тәуелсіз сақтауға арналған жад.

Интерфейс – программалық жабдық пен жұмыс істейтін адам арасындағы сұхбат жүргізу шарттары мен келісімдер жиыны.

Микропроцессорлардың және сол негіздегі жүйенің көптеген айырмалары бойыншы ұқсастырылып жинақталған ондаған микроЭЕМ-нің өзінің есептеу және логикалық мүмкіндіктері болатын кешендерді автоматтандыруға және автоматты басқаруға,өңдеуге,қадағалауға тиімді пайдаланады.Басқару жүйесінде сигналдар кернеулік түрде беріледі.Сигналдарды сандық өңдеу басқа құрылғылар секілді микро ЭЕМ-нің де аналогты құрылғыларынан артықшылығы болады. Айырмашылығы:олардың сипаттамаларының тұрақтылығының жоғары және нольдік дрейвтің жоқтығы, арифметикалық амалдардың жоғары дәлдікпен орындалуы,салмағының көлемінің аздығы тез жұмыс істеуі және т.б. мүмкіндіктеріне байланысты болады.

Аналогты – цифрлық түрлендіргіштер. (АЦТ). Бұл түрлендіргіш микроЭЕМ-нің сұлбаларындағы негізгі құрылым болып табылады. Автоматты құрылымдардың немесе кешендердің компьютерлік жүйелегі физикалық шамалардың түрлерін реттеуге, сақтауға,өңдеуге және алмастыруға арналған құрылым.АЦТ кернеулік сигналдарды күшейтуге және шығыстық кедергіні түрлендіру,өңдеу мақсатына арналған.

Аналогтық-шығыстық сигнал түрлендіргіш құрылысында физикалық негізгі параметрлердің әр түрлі сигналдарын өңдейді, мысалы, термопарада температураға сәйкес кернеуді, терморезисторда кедергіні, фотодиодта электр тоғын өзгертеді. Бұлардың жұмыс істеуі бинарлық және квазицифрлық сигналдарды түрлендіріп отырады. АЦТ алғашында ЭЕМ-нің цифрлық өлшеуіш аспаптары ретінде пайдаланылды. Қазіргі кезде түрлендіргіштер микроэлектрондық түрде шығарылады. Оларды аналогтық және цифрлық түрде бөледі. Компьютерлік жүйеде АЦТ көбінесе логикалық комбинациялық сұлбалармен жабдықталған. Оларға регистрлер, санауыштар және басқа элементтермен цифрлық-ақпараттық кодтау, еске сақтау, салыстыру, ығыстыру, қосу секілді функцияны атқарады, Аналогты аспатың негізгі элементтеріне операциялық күшейткіштер,кернеу компараторлары, аналогты кілттер мен коммутаторлар, іріктеу және сақтау сұлбалары резистивті матрицалар жатады.Интергралдық сұлбалар ретінде операциялық күшейткіштердің аналогтық – цифрлық түрлендіргіш-тердің жұмысы көрсетілген.

Операциялық күшейткіш,аналогтық кілттер. Операциялық күшейткіш – күшейткіш қондырғыларында, дәлме-дәл қорек көздерінде, синусойдалы және импульсті сигнал генераторларында және т.б. қолданады.ОК-нің граиктік шартты белгісі және қосылу схемасы суреттегідей.ОК кірістерінің біреуі жерге қосылуы мүмкін,ал екіншісі қорек көзінің ортақ нүктесіне қарағанда кіріс сигналы беріледі.ОК шығысындағы кернеу, кіріс кернеулері бірдей болған жағдайда нольге тең, яғни күшейту қандай кіріске кернеу берілгеніне тәуелді емес.

ОК кірісінің біреуі (1 кіріс) – терістеуші яғни кіріс сигналының фазасы шығыста қарама-қарсы фазаға өзгереді,ал басқа (2 кіріс) – терістеуші емес, яғни кіріс сигналының фазасы өзгермейді.

Аналогтық кілттер – аналогтық-цифрлық схемалардың ең қарапайым түрі. Олардың басқарылуы цифрлық түрде атқарылғанымен сигнал өткізуі – аналогтық. Аналогтық кілттер негізінен МДЖ транзисторлар негізінде жасалынады.Аталған транзисторлардың бұл режиміндегі ерекшеліктерінің бірі – олардың сигналды кері де, тура да өткізе білуі.

71.б-суретте оқшауланған тиекті р-каналды МДЖ транзистор негізінде жасалынған аналогтық кілттің схемасы көрсетілген.

Сигналдарды үздіксіз негізден үздікті негізге түрлендіру құрылғыларына, яғни қарапайым АЦ схемалар қатарына компаратор –салыстырғыш жатады. Салыстырғыш өз атына сәйкес кіріс жолдарындағы сигналдары бір-біріне салыстыра отырып, олар өзара теңескенде өзінің шығысында кернеу түсімін береді.

Тарау VI

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: