Цифрова електроніка — це галузь науки електроніки, що передбачає вивчення цифрових сигналів та розробку пристроїв на їх основі.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWhMMkZqTDAxdmRHOXliMnhoTmpnd05EQmthV1V1YW5Cbkx6SXlNSEI0TFUxdmRHOXliMnhoTmpnd05EQmthV1V1YW5Cbi5qcGc=.jpg)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHdMekF5THpnd05EZzJaSGd5TFd4aGNtZGxMbXB3Wnk4eU1qQndlQzA0TURRNE5tUjRNaTFzWVhKblpTNXFjR2M9LmpwZw==.jpg)
Ця стаття потребує уваги й турботи фахівця у своїй галузі. |
Цифрові (електронні) схеми
Цифрові (електронні) схеми обробляють цифрові сигнали або оцифровані аналогові сигнали. Діапазон сигналу в них представлений дискретними смугами (інтервалами) аналогового рівня, тобто не неперервною шкалою значень, а дискретною шкалою значень. Всі рівні в межах інтервалу являють собою той же стан сигналу. Відносно невеликі зміни в аналоговому рівні сигналу в зв'язку з виробничими розбіжностями, ослабленням сигналу або паразитними шумами не виходять за дискретний інтервал, і, як наслідок ігноруються подальшою схемою, дозволяючи правильно сприйняти дискретний рівень (стан).
Для цифрових сигналів число дискретних станів зазвичай два, і вони представлені двома групами напруги: один біля опорного значення (зазвичай це «земля» або нуль вольт) і значення поблизу напруги живлення, що за Булевою логікою відповідає значенням «Хибність» («0») і «Істина» («1»).
Цифрові методи зручні, тому що легше зробити електронний пристрій, який перемикається в один з відомих станів, ніж для точного відтворення безперервного діапазону значень.
Цифрові електронні схеми, як правило, являють собою величезні збірки невеликої кількості стандартних логічних вентилів. Цифрові технології головним чином використовуються в обчислювальній цифровій електроніці, насамперед комп'ютерах, в різних областях електротехніки, таких як ігрові автомати, робототехніка, автоматизація, вимірювальні прилади, радіо-та телекомунікаційні пристрої та багатьох інших цифрових пристроях.
Прикладом, який демонструє можливості цифрових методів, є цифрове кодування аналогових сигналів для передачі без спотворень, пов'язаних з впливом перешкод. Наприклад, звукові та відеосигнали, що передаються по кабелю або за допомогою радіохвиль, сприймають «шум», який потім не можна відокремити від корисного сигналу. Якщо ж переданий сигнал перетворити в ряд чисел, що визначають його амплітуду в послідовні моменти часу, а потім ці числа передавати у вигляді цифрових сигналів, то аналоговий сигнал, відновлений на приймальній стороні (за допомогою ЦАП), не міститиме помилок, якщо рівень шуму в каналі зв'язку не настільки високий, щоб перешкоджати розпізнаванню «одиниць» і «нулів». Цей метод, відомий під назвою імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), особливо ефективний в тому випадку, коли сигнал повинен проходити через ряд ретрансляторів, наприклад, при міжконтинентальному телефонному зв'язку, так як відновлення цифрового сигналу в кожному пункті ретрансляції гарантує завадостійкості передачі.
Також цифрові методи використовують космічні зонди, які за допомогою ІКМ передають на землю дані та зображення. Цифровий звукозапис, що розміщується на 12-см оптичних «компакт-дисках», зберігає стереомузичні твори у вигляді 16 розрядів кожні 23 мкс, близько 6 млрд біт інформації на диск.
Проектування цифрових схем
Цифрові кола складаються з аналогових компонентів. Розробник повинен гарантувати, що аналогова природа компонентів не буде домінуючою при передачі цифрового сигналу. Цифрові системотехніки повинні враховувати величини шуму і перехідних завад, паразитні індуктивності і ємності, не забувати про фільтри при підключенні до електроживлення.
Невдалі конструкції мають періодичні проблеми з імпульсними завадами, коли короткі імпульси можуть викликати небажане спрацювання деякої логіки; або спотворення імпульсів, які не досягають дійсно «порогових» напруг; або несподівані (англ. "undecoded") комбінації станів логіки.
Необхідність тестування електронних схем
Необхідність випробування логічного пристрою або системи виникає відразу після виготовлення, оскільки потрібно якомога раніше виявити всі помилки, що виникли в процесі виробництва або ті, що можуть виникнути при подальшій експлуатації. (Мається на увазі, що проект електронного пристрою виконаний абсолютно правильно, що довело логічне моделювання.) Тестування електроніки має величезне значення і повинно враховуватися ще на стадії проектування, оскільки процес виробництва недосконалий. Схеми можуть мати фізичні дефекти (відмови — англ. fault), які з'являються на етапі виробництва і непередбаченим чином змінюють поведінку пристрою. Крім того, навіть подальші маніпуляції з уже готовою мікросхемою в корпусі також можуть пошкодити її. Метою тестування є виявлення відмов та ідентифікація несправних мікросхем. Результати тестування можуть передаватися виробникові з метою поліпшення технологічного процесу.
Вбудоване самотестування
Вбудована функція самотестування в електронному пристрої передбачає додаткові схемні елементи, які не тільки дозволяють організувати тестовий режим, але і служать для завдання тестових послідовностей і мають у своєму складі компаратори, які порівнюють ці послідовності з правильними вихідними кодами. Приміром, методика сканування шляху проходження сигналу цілком може застосовуватися у вигляді вбудованого самотестування, якщо розмістити всередині мікросхеми генератор послідовностей, сигнал з якого надходитиме на входи сканування, а також компаратори, приєднані до ліній виходів сканування. Замість генератора спеціальної послідовності можна використовувати і генератор псевдовипадкової послідовності.
Метод периферійного сканування розширює область застосування техніки сканування шляху на цілі системи мікросхем. Кожен чип оснащується входом і виходом периферійного сканування. Тригери зчитують інформацію зі звичайних виводів вхідних і вихідних сигналів і формують регістр зсуву. Вихід периферійного сканування кожної мікросхеми з'єднаний зі входом сканування наступної мікросхеми, що і дозволяє побудувати довгий зсувний регістр. Всі мікросхеми можуть індивідуально відключатися від тесту схеми завдяки наявності ліній зв'язку з регістром зсуву.
Цей метод був прийнятий як стандарт тестування електронних плат IEEE 1149.1 (Інститут інженерів з електротехніки та електроніки). До складу кожної мікросхеми входить не тільки регістр зсуву, але і додаткова логіка, яка дозволяє контролювати сам процес тестування.
Галерея
![]() | ![]() | ||
3-D телевізор | Цифрова фотокамера | Цифровий плеєр |
Примітки
- Квантування (інформатика) Сигнал, до якого застосована дискретизація й квантування, називається цифровим. При оцифровуванні сигналу рівень квантування називають також глибиною дискретизації або розрядністю. Глибина дискретизації виміряється в бітах і позначає кількість біт, що виражають амплітуду сигналу. Чим більше глибина дискретизації, тим точніше цифровий сигнал відповідає аналоговому.
- Горовиц П., Хилл У. Искусство схемотехники
- Уилкинсон Барри. Основы проектирования цифровых схем.- Изд.: Вильямс; Год: 2004; Стр. : 320;
Див. також
Джерела
- Новий цифровий світ: Як технології змінюють державу, бізнес і наше життя / Е. Шмідт, Д. Коен ; пер. з англ. Г. Лелів. — Львів: Літопис, 2015. — 361 с. —
- Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах = The Art of Electronics: Second Edition (© Cambridge University Press, 1980, 1989) / Пер. с англ.: Б. Н. Бронина, И. И. Короткевич, А. И. Коротова, М. Н. Микшиса, Л. В. Поспелова, О. А. Соболевой, К. Г. Финогенова, Ю. В. Чечёткина, М. П. Шарапова. — Изд. 4-е, переработанное и дополненное. — М.: Мир, 1993. — 50 000 экз. — , 5-03-002337-2, 5-03-002338-0, 5-03-002954-0
![]() | Це незавершена стаття про електроніку. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cifrova elektronika ce galuz nauki elektroniki sho peredbachaye vivchennya cifrovih signaliv ta rozrobku pristroyiv na yih osnovi Chip cifrovogo procesoraMikroprocesor Intel 80486DX2Cya stattya potrebuye uvagi j turboti fahivcya u svoyij galuzi Bud laska povidomte pro ce znajomomu vam specialistu abo vipravte yiyi sami yaksho vi volodiyete vidpovidnimi znannyami Mozhlivo storinka obgovorennya mistit zauvazhennya shodo potribnih zmin Cifrovi elektronni shemiCifrovi elektronni shemi obroblyayut cifrovi signali abo ocifrovani analogovi signali Diapazon signalu v nih predstavlenij diskretnimi smugami intervalami analogovogo rivnya tobto ne neperervnoyu shkaloyu znachen a diskretnoyu shkaloyu znachen Vsi rivni v mezhah intervalu yavlyayut soboyu toj zhe stan signalu Vidnosno neveliki zmini v analogovomu rivni signalu v zv yazku z virobnichimi rozbizhnostyami oslablennyam signalu abo parazitnimi shumami ne vihodyat za diskretnij interval i yak naslidok ignoruyutsya podalshoyu shemoyu dozvolyayuchi pravilno sprijnyati diskretnij riven stan Dlya cifrovih signaliv chislo diskretnih staniv zazvichaj dva i voni predstavleni dvoma grupami naprugi odin bilya opornogo znachennya zazvichaj ce zemlya abo nul volt i znachennya poblizu naprugi zhivlennya sho za Bulevoyu logikoyu vidpovidaye znachennyam Hibnist 0 i Istina 1 Cifrovi metodi zruchni tomu sho legshe zrobiti elektronnij pristrij yakij peremikayetsya v odin z vidomih staniv nizh dlya tochnogo vidtvorennya bezperervnogo diapazonu znachen Cifrovi elektronni shemi yak pravilo yavlyayut soboyu velichezni zbirki nevelikoyi kilkosti standartnih logichnih ventiliv Cifrovi tehnologiyi golovnim chinom vikoristovuyutsya v obchislyuvalnij cifrovij elektronici nasampered komp yuterah v riznih oblastyah elektrotehniki takih yak igrovi avtomati robototehnika avtomatizaciya vimiryuvalni priladi radio ta telekomunikacijni pristroyi ta bagatoh inshih cifrovih pristroyah Prikladom yakij demonstruye mozhlivosti cifrovih metodiv ye cifrove koduvannya analogovih signaliv dlya peredachi bez spotvoren pov yazanih z vplivom pereshkod Napriklad zvukovi ta videosignali sho peredayutsya po kabelyu abo za dopomogoyu radiohvil sprijmayut shum yakij potim ne mozhna vidokremiti vid korisnogo signalu Yaksho zh peredanij signal peretvoriti v ryad chisel sho viznachayut jogo amplitudu v poslidovni momenti chasu a potim ci chisla peredavati u viglyadi cifrovih signaliv to analogovij signal vidnovlenij na prijmalnij storoni za dopomogoyu CAP ne mistitime pomilok yaksho riven shumu v kanali zv yazku ne nastilki visokij shob pereshkodzhati rozpiznavannyu odinic i nuliv Cej metod vidomij pid nazvoyu impulsno kodovoyi modulyaciyi IKM osoblivo efektivnij v tomu vipadku koli signal povinen prohoditi cherez ryad retranslyatoriv napriklad pri mizhkontinentalnomu telefonnomu zv yazku tak yak vidnovlennya cifrovogo signalu v kozhnomu punkti retranslyaciyi garantuye zavadostijkosti peredachi Takozh cifrovi metodi vikoristovuyut kosmichni zondi yaki za dopomogoyu IKM peredayut na zemlyu dani ta zobrazhennya Cifrovij zvukozapis sho rozmishuyetsya na 12 sm optichnih kompakt diskah zberigaye stereomuzichni tvori u viglyadi 16 rozryadiv kozhni 23 mks blizko 6 mlrd bit informaciyi na disk Proektuvannya cifrovih shemCifrovi kola skladayutsya z analogovih komponentiv Rozrobnik povinen garantuvati sho analogova priroda komponentiv ne bude dominuyuchoyu pri peredachi cifrovogo signalu Cifrovi sistemotehniki povinni vrahovuvati velichini shumu i perehidnih zavad parazitni induktivnosti i yemnosti ne zabuvati pro filtri pri pidklyuchenni do elektrozhivlennya Nevdali konstrukciyi mayut periodichni problemi z impulsnimi zavadami koli korotki impulsi mozhut viklikati nebazhane spracyuvannya deyakoyi logiki abo spotvorennya impulsiv yaki ne dosyagayut dijsno porogovih naprug abo nespodivani angl undecoded kombinaciyi staniv logiki Neobhidnist testuvannya elektronnih shemNeobhidnist viprobuvannya logichnogo pristroyu abo sistemi vinikaye vidrazu pislya vigotovlennya oskilki potribno yakomoga ranishe viyaviti vsi pomilki sho vinikli v procesi virobnictva abo ti sho mozhut viniknuti pri podalshij ekspluataciyi Mayetsya na uvazi sho proekt elektronnogo pristroyu vikonanij absolyutno pravilno sho dovelo logichne modelyuvannya Testuvannya elektroniki maye velichezne znachennya i povinno vrahovuvatisya she na stadiyi proektuvannya oskilki proces virobnictva nedoskonalij Shemi mozhut mati fizichni defekti vidmovi angl fault yaki z yavlyayutsya na etapi virobnictva i neperedbachenim chinom zminyuyut povedinku pristroyu Krim togo navit podalshi manipulyaciyi z uzhe gotovoyu mikroshemoyu v korpusi takozh mozhut poshkoditi yiyi Metoyu testuvannya ye viyavlennya vidmov ta identifikaciya nespravnih mikroshem Rezultati testuvannya mozhut peredavatisya virobnikovi z metoyu polipshennya tehnologichnogo procesu Vbudovane samotestuvannyaVbudovana funkciya samotestuvannya v elektronnomu pristroyi peredbachaye dodatkovi shemni elementi yaki ne tilki dozvolyayut organizuvati testovij rezhim ale i sluzhat dlya zavdannya testovih poslidovnostej i mayut u svoyemu skladi komparatori yaki porivnyuyut ci poslidovnosti z pravilnimi vihidnimi kodami Primirom metodika skanuvannya shlyahu prohodzhennya signalu cilkom mozhe zastosovuvatisya u viglyadi vbudovanogo samotestuvannya yaksho rozmistiti vseredini mikroshemi generator poslidovnostej signal z yakogo nadhoditime na vhodi skanuvannya a takozh komparatori priyednani do linij vihodiv skanuvannya Zamist generatora specialnoyi poslidovnosti mozhna vikoristovuvati i generator psevdovipadkovoyi poslidovnosti Periferijne skanuvannyaMetod periferijnogo skanuvannya rozshiryuye oblast zastosuvannya tehniki skanuvannya shlyahu na cili sistemi mikroshem Kozhen chip osnashuyetsya vhodom i vihodom periferijnogo skanuvannya Trigeri zchituyut informaciyu zi zvichajnih vivodiv vhidnih i vihidnih signaliv i formuyut registr zsuvu Vihid periferijnogo skanuvannya kozhnoyi mikroshemi z yednanij zi vhodom skanuvannya nastupnoyi mikroshemi sho i dozvolyaye pobuduvati dovgij zsuvnij registr Vsi mikroshemi mozhut individualno vidklyuchatisya vid testu shemi zavdyaki nayavnosti linij zv yazku z registrom zsuvu Cej metod buv prijnyatij yak standart testuvannya elektronnih plat IEEE 1149 1 Institut inzheneriv z elektrotehniki ta elektroniki Do skladu kozhnoyi mikroshemi vhodit ne tilki registr zsuvu ale i dodatkova logika yaka dozvolyaye kontrolyuvati sam proces testuvannya Galereya3 D televizor Cifrova fotokamera Cifrovij pleyerPrimitkiKvantuvannya informatika Signal do yakogo zastosovana diskretizaciya j kvantuvannya nazivayetsya cifrovim Pri ocifrovuvanni signalu riven kvantuvannya nazivayut takozh glibinoyu diskretizaciyi abo rozryadnistyu Glibina diskretizaciyi vimiryayetsya v bitah i poznachaye kilkist bit sho virazhayut amplitudu signalu Chim bilshe glibina diskretizaciyi tim tochnishe cifrovij signal vidpovidaye analogovomu Gorovic P Hill U Iskusstvo shemotehniki Uilkinson Barri Osnovy proektirovaniya cifrovyh shem Izd Vilyams God 2004 Str 320 ISBN 5 8459 0685 7Div takozhElektronika SAPRDzherelaNovij cifrovij svit Yak tehnologiyi zminyuyut derzhavu biznes i nashe zhittya E Shmidt D Koen per z angl G Leliv Lviv Litopis 2015 361 s ISBN 966 8853 50 0 Horovic P Hill U Iskusstvo shemotehniki V 3 h tomah The Art of Electronics Second Edition c Cambridge University Press 1980 1989 Per s angl B N Bronina I I Korotkevich A I Korotova M N Mikshisa L V Pospelova O A Sobolevoj K G Finogenova Yu V Chechyotkina M P Sharapova Izd 4 e pererabotannoe i dopolnennoe M Mir 1993 50 000 ekz ISBN 5 03 002336 4 5 03 002337 2 5 03 002338 0 5 03 002954 0 Ce nezavershena stattya pro elektroniku Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi