Catálogo de libros sobre los fundamentos de las aplicaciones de la tecnología electrónica digital.

Capítulo 1 Conocimientos básicos de circuitos digitales 1

1.1 Descripción general de los circuitos digitales 1

1.1.1 Desarrollo de la tecnología electrónica 1

1.1.2 Señal digital 1

1.1.3 Circuito digital 2

1.1.4 Método de clasificación y aprendizaje del circuito digital 3

1.2 Sistema numérico y sistema de codificación 3

1.2.1 Sistema numérico 3

1.2.2 Código binario 5

1.2.3 Código de caracteres y numérico 6

1.3 Operaciones básicas de álgebra lógica 7

1.3.1 AND operación 7

1.3.2 OR operación 8

1.3.3 NOT operación 8

1.4 Función lógica 9

1.4.1 Método de representación de función lógica 10

1.4.2 Fórmulas y reglas básicas del álgebra lógica 11

1.4.3 Simplificación de funciones lógicas 12

1.5 Ampliación del conocimiento 14

Método de simplificación de funciones lógicas mediante mapas de Karnaugh 14

Resumen 16

Ejercicio 16

Capítulo 2 Circuito de puerta lógica 19

2.1 Características de conmutación de diodos y transistores 19

2.1.1 Características de conmutación de diodos 19

2.1 .2 Características de conmutación del transistor 20

2.2 Circuito de puerta lógica básica 21

2.2.1 Circuito de diodo Y puerta 21

2.2.2 Circuito de diodo O puerta 21

2.2.3 Circuito de puerta NO de transistor 22

2.2.4 Circuito de puerta DTL NAND 22

2.3 Circuito de puerta integrado TTL 22

2.3.1 Conocimientos básicos de la puerta TTL NAND 22

2.3.2 Introducción al chip integrado del circuito de puerta TTL 27

2.4 Circuito de puerta integrado CMOS 29

2.4.1 CMOS NO puerta 30

2.4.2 Otros circuitos de puerta CMOS 30

2.4.3 Serie de circuitos de puerta lógica CMOS 31

2.5 Ampliación de conocimientos 32

2.5.1 Otros tipos de circuitos de puerta TTL 32

2.5.2 Procesamiento de entrada y salida de circuitos de puerta integrados 34

2.6 Experimento 36

Función y prueba de lógica del circuito de puerta 36

2.7 Formación práctica 38

Prueba de parámetros de puerta TTL NAND 38

Resumen 40

Ejercicio 40

Capítulo 3 Circuito Lógico Combinacional 43

3.1 Análisis del Circuito Lógico Combinacional 43

3.1.1 Función del Circuito Lógico Combinacional Descripción 43

3.1.2 Método de análisis del circuito lógico combinacional 43

3.2 Método de diseño del circuito lógico combinacional 45

3.3 Codificador 46

3.3.1 Ordinario codificador 47

3.3.2 Codificador de prioridad 48

3.3.3 Extensión del codificador 50

3.4 Decodificador 51

3.4.1 Decodificador binario 51

3.4.2 Ampliación del decodificador 52

3.4.3 El decodificador constituye el distribuidor de datos 53

3.4.4 Display decodificador 53

3.5 Selector de datos 56

3.5.1 Selector de datos 4 a 1 56

3.5.2 Selector de datos integrado 57

3.5.3 Número

Aplicación del selector de datos 57

3.6 Sumador 58

3.6.1 Medio sumador 58

3.6.2 Sumador completo 59

3.6. 3 Aplicación del Sumador 60

3.7 Comparador Numérico 61

3.7.1 Comparador Numérico de 1 dígito 61

3.7.2 Comparador Numérico Integrado 62

3.7.3 Aplicación del comparador numérico 62

3.8 Ampliación del conocimiento 63

3.8.1 Aventura competitiva del circuito lógico combinacional 63

3.8.2 Medio Módulo de lógica combinacional de escala y su aplicación 65

3.9 Experimento 67

Prueba de funcionamiento del circuito lógico combinado 67

3.10 Formación práctica 68

3.10.1 Diseño de circuito lógico combinacional de tres variables 68

3.10.2 Diseño de circuito de visualización de decodificación 69

Resumen 70

Ejercicios 70

Capítulo 4 Flip-Flop integrado 74

4.1 Flip-Flop RS básico 74

4.1.1 Estructura del circuito y principio de funcionamiento 74

4.1.2 Descripción de la función método de flip-flop 76

4.2 Flip-flop RS síncrono 77

4.3 Flip-flop JK maestro-esclavo 78

4.4 Flip-flop Edge D 80

4.5 Activador T 82

4.6 Aplicación del activador 82

4.7 Activador integrado 84

4.8 Ampliación del conocimiento 87

4.8.1 Conversión de la función lógica del flip-flop 87

4.8.2 Flip-flop CMOS edge D 89

4.9 Experimento 90

Integración Flip-flop prueba de función lógica del flop 90

Resumen 93

Ejercicio 94

Capítulo 5 Circuito lógico secuencial 97

5.1 Descripción general 97

5.2 Contador 100

El contador es el circuito lógico que implementa esta operación. El contador en el sistema digital cuenta principalmente el número de pulsos para lograr las funciones de medición, conteo y control. también tiene función de división de frecuencia. El contador está compuesto por una unidad de conteo básica y algunas puertas de control. La unidad de conteo está compuesta por una serie de varios flip-flops con la función de almacenar información. Estos flip-flops incluyen el flip-flop RS. Flip-flop T, flip-flop D y flip-flop JK, etc. Los contadores se utilizan ampliamente en sistemas digitales, como contar direcciones de instrucciones en el controlador de computadoras electrónicas para obtener secuencialmente la siguiente instrucción, registrar el número de sumas y restas al realizar operaciones de multiplicación y división en la unidad aritmética y en el conteo digital. de pulsos en el instrumento, etc. El contador se puede utilizar para mostrar el estado de funcionamiento del producto. En términos generales, se utiliza principalmente para indicar cuántas piezas de plegado y enchapado ha completado el producto. Su principal indicador es la cantidad de dígitos del contador, los comunes son 3 dígitos y 4 dígitos. Obviamente, el contador de 3 dígitos puede mostrar hasta 999 y el contador de 4 dígitos puede mostrar hasta 9999.

5.2.1 Contador binario 100

5.2.2 Contador binario integrado 103

5.3 Registro 106

5.3.1 Registro de desplazamiento 106

Registro de desplazamiento

Los datos en el registro de desplazamiento se pueden desplazar hacia la derecha o hacia la izquierda bit a bit bajo la acción del pulso de desplazamiento. Los datos se pueden ingresar en paralelo y emitirse en paralelo. O puede tener entrada en serie, salida en serie, entrada en paralelo, salida en serie, entrada en serie y salida en paralelo. Es muy flexible y tiene una amplia gama de usos.

Hay muchos tipos de registros de desplazamiento integrados que se utilizan comúnmente en la actualidad, por ejemplo, 74164, 74165, 74166 y 74595 son todos registros de desplazamiento unidireccionales de ocho bits, 74195 es un registro de desplazamiento unidireccional de cuatro bits. y 74194 es un registro de desplazamiento bidireccional de cuatro bits, 74198 es un registro de desplazamiento bidireccional de ocho bits.

5.3.2 Registro integrado 108

5.4 Ampliación del conocimiento 110

5.4.1 Contador decimal 110

5.4.2 Registro digital 113

5.4.3 Análisis de circuitos lógicos secuenciales asíncronos 114

5.4.4 Circuito lógico secuencial de mediana escala 115

5.5 Experimento 116

Circuito de conteo, decodificación y visualización 116

5.6 Formación práctica 118

5.6.1 Prueba de funcionamiento del contador 118

5.6.2 Prueba de funcionamiento del registro 120

Resumen 121

Ejercicios 121

Capítulo 6 Generación y transformación de formas de onda de pulso 124

6.1 Formas de onda de pulso comúnmente utilizadas 124

6.2 Temporizador 555 125

6.2.1 Estructura del circuito y principio de funcionamiento del temporizador 555 125

6.2.2 Función del temporizador 555 126

6.3 Disparador Schmitt 127

El disparador Schmitt también tiene dos estados estables, pero a diferencia de los disparadores generales, el disparador Schmitt utiliza un método de disparo potencial y su estado está determinado por la señal de entrada. Los disparadores Schmitt tienen diferentes voltajes de umbral para las señales de entrada; con dos direcciones cambiantes diferentes, decreciente negativa y creciente positiva.

El circuito de puerta tiene un voltaje umbral. Cuando el voltaje de entrada aumenta desde un nivel bajo al voltaje umbral o cae desde un nivel alto al voltaje umbral, el estado del circuito cambiará. El disparador Schmitt es un circuito de compuerta especial. A diferencia de los circuitos de compuerta ordinarios, el disparador Schmitt tiene dos voltajes umbral, llamados voltaje umbral positivo y voltaje umbral negativo. El voltaje de entrada que cambia el estado del circuito cuando la señal de entrada aumenta de un nivel bajo a un nivel alto se llama voltaje de umbral directo, y cambia el estado del circuito cuando la señal de entrada cae de un nivel alto a un nivel bajo. El voltaje de entrada se llama negativo. tensión umbral. La diferencia entre el voltaje umbral positivo y el voltaje umbral negativo se llama voltaje de histéresis.

Es un circuito de conmutación de umbral, un circuito de puerta con características repentinas de entrada-salida. Este circuito está diseñado para evitar cambios en el voltaje de salida causados ​​por pequeños cambios en el voltaje de entrada (por debajo de un cierto umbral).

Utilizando el efecto de retroalimentación positiva en el proceso de transición de estado del disparador Schmitt, la señal periódica con cambios de flanco lentos se puede transformar en una señal de pulso rectangular con un flanco muy pronunciado. Siempre que la amplitud de la señal de entrada sea mayor que vt, se puede obtener una señal de pulso rectangular de la misma frecuencia en el extremo de salida del disparador Schmitt.

Cuando el voltaje de entrada aumenta de bajo a alto y alcanza V, el voltaje de salida muta, y el voltaje de entrada Vi cambia de alto a bajo, alcanzando V-, el voltaje de salida muta, por lo que el voltaje de salida cambia. Fenómeno, se puede ver que es particularmente adecuado para circuitos que requieren un cierto retraso en el inicio.

El pulso rectangular obtenido del sensor a menudo sufre una distorsión de la forma de onda después de la transmisión. Cuando la capacitancia en la línea de transmisión es grande, el flanco ascendente de la forma de onda se ralentizará significativamente; cuando la línea de transmisión es larga y la impedancia del extremo receptor no coincide con la impedancia de la línea de transmisión, se producirá una oscilación ascendente; y bordes descendentes de la forma de onda; cuando la señal de pulso se superpone a la señal de pulso rectangular a través de la capacitancia distribuida entre los cables o la línea eléctrica pública, aparecerá ruido adicional en la señal. No importa cuál de las situaciones anteriores ocurra, se puede obtener una forma de onda de pulso rectangular más ideal dándole forma con un disparador inversor Schmitt. Siempre que se ajusten correctamente vt y vt- del disparador Schmitt, se pueden conseguir efectos de modelado satisfactorios.

6.4 Disparador monoestable 129

1. El disparador monoestable tiene solo un estado estable y un estado estable transitorio.

2. Bajo la acción de un pulso externo, el disparador monoestable puede pasar de un estado estable a un estado temporalmente estable.

3. Debido al papel del enlace de retardo RC en el circuito, el estado transitorio se mantiene durante un período de tiempo y luego vuelve al estado estable original. El tiempo que se mantiene el estado estable temporal depende. del valor del parámetro del RC.

6.5 Multivibrador 133

Multivibrador: utilizando una profunda retroalimentación positiva, dos dispositivos electrónicos se encienden y apagan alternativamente mediante un acoplamiento de resistencia-capacitancia, desde

El auto- El oscilador excitado produce una salida de onda cuadrada. Comúnmente utilizado como generador de ondas cuadradas.

Un multivibrador es un oscilador autoexcitado que puede generar ondas rectangulares, también llamado generador de ondas rectangulares. "Multiarmónico" significa que además del componente de onda fundamental, la onda rectangular también contiene ricos componentes armónicos de orden superior. Un multivibrador no tiene un estado estable, sólo dos estados estables transitorios. Durante el funcionamiento, el estado del circuito alterna automáticamente entre estos dos estados transitorios, generando así una señal de pulso de onda rectangular, que a menudo se usa como fuente de señal de pulso y señal de reloj en circuitos secuenciales.

Proceso de inicio del circuito Cuando el circuito se conecta por primera vez a la fuente de alimentación, ambos transistores están en estado apagado. Sin embargo, cuando los voltajes de base de los dos transistores aumentan juntos, dado que es imposible controlar el retardo de encendido de cada transistor para que sea el mismo durante el proceso de fabricación del transistor, uno de los transistores debe encenderse primero. Luego, el circuito ingresa a uno de los estados y se garantiza que continuará oscilando.

En términos generales, el período de oscilación es que la duración del estado uno (alto potencial de salida) está relacionada con R1 y C1, y la duración del estado dos está relacionada con R2 y C2. Debido a que R1, R2, C1 y C2 se pueden configurar libremente, el ciclo de presión de vibración y el ciclo de trabajo se pueden determinar libremente.

Sin embargo, la duración de cada estado está determinada por el estado inicial del capacitor al comienzo de la carga (el voltaje a través del capacitor), que a su vez está relacionado con la cantidad de descarga en el estado anterior; el anterior La cantidad de descarga de la etapa está determinada por las resistencias R1 y R4 a través de las cuales pasa la corriente durante el proceso de descarga y la duración del proceso de descarga... En general, cuando se inicia el circuito por primera vez, se necesita mucho tiempo para cargar el capacitor (en términos generales, ambos extremos del capacitor se descargan completamente antes de iniciarlo), pero la duración de cada etapa posterior se acortará y tenderá a ser más corta. para estar estable.

Debido a que el multivibrador utiliza el proceso de carga de corriente para controlar el ciclo, el período de oscilación también está relacionado con la cantidad de corriente que fluye fuera del multivibrador desde el extremo de salida.

Debido a la influencia de varios factores inciertos en el período de oscilación del multivibrador, en la práctica generalmente se utilizan circuitos integrados de sincronización más precisa para reemplazar el circuito multivibrador simple.

6.6 Aplicación del temporizador 555 135

6.7 Ampliación de conocimientos 136

Circuito de conformación de pulso compuesto por circuito de puerta integrado 136

6.8 Experimento 137

Generación y configuración de formas de onda de pulso 137

6.9 Formación práctica 139

Diseño y aplicación del temporizador 555 139

Resumen 140

Ejercicio 141

Capítulo 7 Convertidores D/A y A/D 143

7.1 Convertidores D/A 143

7.1 .1 Principios básicos de DAC 143

7.1.2 Red de conversión 144

7.1.3 Conmutador analógico 145

7.1.4 Principales características del convertidor D/A Especificaciones técnicas 145

7.1.5 Convertidor D/A integrado 146

7.2 Convertidor A/D 148

7.2.1 Muestreo y retención 148

7.2.2 Cuantización y codificación 149

7.2.3 Convertidores A/D de uso común 149

7.2.4 Principales indicadores técnicos de los convertidores A/D 151

7.2.5 Convertidor A/D integrado 152

7.3 Ampliación de conocimientos 153

7.3.1 Sistema de adquisición y control de datos: presión

Controlador de temperatura 153

7.3.2 Convertidores D/A y convertidores A/D de uso común

Introducción a los convertidores 154

Resumen 157

Ejercicio 157

Capítulo 8 Memoria y dispositivos lógicos programables 160

8.1 Memoria 160

8.1.1 Memoria de acceso aleatorio 160

8.1.2 Memoria de solo lectura 165

8.2 Dispositivo lógico programable 169

8.2.1 Características y métodos de representación del dispositivo lógico programable 169

8.2.2 Lógica de matriz programable (PAL) 170

8.2.3 Lógica de matriz general (GAL) 171

8.3 Introducción a CPLD, FPGA y tecnología de programación de sistemas 173

8.3.1 Introducción a CPLD 173

8.3.2 Introducción a FPGA 173

8.3.3 Introducción a la tecnología ISP 174

Resumen 174

Ejercicio 174

Capítulo 9 Capacitación integral de circuitos digitales 177

9.1 Análisis funcional de sistemas de circuitos digitales 177

9.1.1 Circuito de taxímetro 177

9.1.2 Digital circuito transpondedor 181

9.2 Depuración del sistema de circuito digital 183

9.2.1 Pasos generales para la depuración de circuitos 183

9.2.2 Problemas con la depuración de circuitos 184

9.3 Diagnóstico y resolución de fallas de circuitos digitales 185

9.4 Formación práctica integral 189

9.4.1 Análisis de respuestas y diseño de instrumento 189

9.4.2 Montaje final del multímetro digital 190

Resumen 196

Ejercicios 197

Apéndice A Diseño electrónico Introducción a la automatización 198

Apéndice B Comparación de símbolos gráficos nuevos y antiguos para circuitos digitales 206

Apéndice C Modelos de circuitos integrados y diagramas de pines de uso común 208

Apéndice D Introducción al dispositivo de la serie TTL74 211

Apéndice E Introducción al dispositivo de la serie CD45 215

Apéndice F Introducción al dispositivo de la serie CD40 217

Aplicación.

Registro G Introducción a los dispositivos de conversión A/D y D/A 220

Apéndice H Introducción a los dispositivos de memoria 225

Referencias 227

……