Semnale logice digitale

[email protected] 004 - Prelucrarea semnalelor (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Semnale logice digitale

Circuite digitale


Intrebarea 1

Un reostat (rezistor variabil) și un întrerupător sunt ambele exemple de componente electrice care prezintă diferite grade de conductivitate:

Care dintre aceste dispozitive ar fi considerate discrete și care ar fi considerate continue în ceea ce privește conductivitatea lor electrică "# 1"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

O cantitate continuă este una care poate fi ușor variată de la o valoare extremă la alta, în timp ce o cantitate discretă este una care poate presupune doar un număr finit (limitat) de stări distincte. Aici, reostatul prezintă o continuitate electrică reglabilă continuu, în timp ce comutatorul este discret deoarece poate fi doar conductor sau neconductor.

Următoarele întrebări: Care este diferența dintre o tensiune continuă și o tensiune discretă?

Note:

Scopul acestei întrebări este de a face pe studenți să se gândească în termeni de cantități "digitale", care, prin însăși natura lor, nu sunt continue. Deoarece majoritatea programelor electronice se concentrează asupra unor cantități continue înainte de a fi discrete, este bine ca studenții să reflecteze asupra simplității inerente a circuitelor și componentelor discrete după ce au studiat circuitele (analogice) continue.

intrebarea 2

Circuitele logice digitale utilizează nivele de tensiune discrete: fiecare intrare și tensiuni de ieșire ale sub-circuitului "gateway logic" sunt fie "ridicate", fie "scăzute". Definiți ce înseamnă ambii termeni într-un circuit logic digital alimentat de DC de 5 volți.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

"Înalt" = (aproape) 5 volți între intrarea / ieșirea porții și masă.

"Low" = (aproape) 0 volți între intrarea / ieșirea porții și masă.

Note:

Acesta este un concept foarte simplu, dar merită să se acopere în propria sa întrebare doar pentru a fi siguri că niciun elev nu înțelege greșit atunci când conceptul este aplicat ulterior.

Întrebarea 3

Determinați nivelurile logice (fie "ridicate", fie "scăzute") la fiecare punct de testare din acest circuit cu comutatorul de comutare în poziția deschis, precum și starea tranzistorului și LED-ului:

V TP1 = ( ridicat sau scăzut "# 3"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

V TP1 = mare
V TP2 = mare
V TP3 = scăzut
V TP4 = mare
Transistor = oprit
LED = dezactivat

Următoarea întrebare: arătați cum ați calcula valori rezonabile pentru cele două rezistențe din acest circuit.

Note:

Această întrebare aplică noțiunile de semnale de tensiune "înaltă" și "joasă" la un circuit tranzistor simplu, analizând funcționarea tranzistorului în acest proces.

Întrebarea 4

Dacă trebuie să producem un semnal logic discret ("ridicat" sau "scăzut") de la un întrerupător mecanic, cel mai direct mod de a face acest lucru este să utilizați un comutator cu un singur pol, cu aruncare dublă (SPDT), astfel:

În poziția "Ridicată", comutatorul conectează direct linia de semnal la + V, asigurând o stare logică ridicată; în poziția "scăzut", comutatorul conectează direct linia de semnal la masă, asigurând o stare logică scăzută. Ce ar putea fi mai simplu "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03001x02.png">

O problemă apare adesea cu astfel de configurații, deoarece în poziția deschis nu există nici o legătură cu + V și nici cu solul. Cu alte cuvinte, aceste două configurații SPST produc exact aceeași stare logică nedeterminată ("plutitoare") atunci când comutatoarele respective sunt deschise. Pentru a remedia acest lucru, rezistențe adesea sunt adăugate la astfel de circuite:

Explicați ce funcționează rezistențele de tip pull up și pull up și, de asemenea, de ce sunt menționate aceste nume.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistențele "pulldown" și "pull up" fac exact ceea ce implică numele lor: trag starea logică a firului în direcția opusă celei pe care o face întrerupătorul atunci când este închis.

Următoarea întrebare: pentru a înțelege mai bine scopul acestor rezistențe, examinați următoarele circuite fără a împrăștia și trageți în sus rezistențe pentru a determina care sunt stările logice ale firelor în ambele poziții de comutare. Apoi, adăugați fie pulsatoriu, fie trageți în sus rezistențele și re-examinați circuitele:

Întrebare de întrebare: cum se calculează rezistența corespunzătoare (în ohmi) pentru un pulldown sau trageți în sus rezistență "/ / www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03001x04.png">

Note:

Dacă elevii nu înțeleg scopul acestor rezistențe, după ce au citit întrebarea și au cercetat textele lor, ar trebui atunci când văd întrebarea de urmărire. Discutați această întrebare cu studenții, pentru că conceptul de rezistență și trageți în sus rezistențe este unul care confundă unii studenți.

Întrebarea 5

O greșeală obișnuită făcută de studenții noi la circuitele digitale este de a pune în eroare rezistențele de tracțiune sau răsturnare în diagramele schematice și, de asemenea, în circuitele pe care le construiesc. Studiați schemele următoare și determinați dacă rezistorul fiecăruia este un rezistor de tracțiune în sus sau în jos, sau dacă acesta este plasat necorespunzător:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarea întrebare: identificați în mod specific ce ar fi greșit cu fiecare dintre circuitele "necorespunzătoare".

Note:

Acesta este un concept pe care l-am găsit că mulți studenți au dificultăți în a le înțelege, în esență, deoarece implică determinarea unei căderi de tensiune între două puncte (sârmă și sol). Este o problemă de relații spațiale, similară cu problema legii de tensiune a lui Kirchhoff, în care elevii trebuie să-și dea seama cât de multă tensiune există între două puncte specificate, dat picături de tensiune pe mai multe perechi de puncte. Petreceți timp cu elevii dvs. pentru a discuta aceste circuite, pentru că mai mulți dintre elevii dvs. probabil că nu vor înțelege acest concept în primul, al doilea sau chiar al treilea timp.

Recomand elevilor să ia abordarea unui "experiment de gândire" în determinarea eficacității fiecărui circuit prezentat aici: analiza tensiunii de ieșire (starea logică) pentru fiecare dintre cele două poziții ale comutatorului. Această abordare simplă ajută de obicei la clarificarea a ceea ce face fiecare circuit și de ce circuitele "necorespunzătoare" nu funcționează.

Întrebarea 6

O probă logică este un instrument foarte util pentru lucrul cu circuitele logice digitale. Aceasta indică stările logice "ridicate" și "scăzute" prin LED-uri, dând indicații vizuale numai dacă nivelurile de tensiune sunt adecvate pentru fiecare stare.

Iată o diagramă schematică pentru o sondă logică construită folosind comparatori. Fiecare comparator are un potențiometru de ajustare a pragului, astfel încât acesta poate fi setat să indice starea sa logică respectivă numai dacă tensiunea semnalului este bine în limitele indicate de producătorul logic:

Explicați modul în care funcționează acest circuit.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Te voi lăsa pe tine și colegii tăi să înțelegi cum funcționează acest circuit!

Următoarea întrebare # 1: explicați modul în care ați putea folosi un voltmetru ca sonde logică pentru a face depanarea într-un circuit digital.

Următoarea întrebare # 2: scrieți o formulă pentru a calcula dimensiunile rezistorului care limitează curentul pentru cele două LED-uri din acest circuit, având în vedere valoarea + V și valorile de tensiune înainte și de curent LED.

Note:

Este important ca studenții să înțeleagă faptul că există o anumită gamă de tensiune între o stare garantată "înaltă" și o stare garantată "scăzută" care este nedeterminată și că acest circuit al sondei logice este proiectat să indice acest domeniu de tensiune prin întoarcerea nici A condus la.

Dacă timpul permite, discutați unele dintre avantajele și dezavantajele utilizării unui voltmetru ca o probă logică (mai ales un voltmetru digital în care timpul de actualizare a afișajului poate fi relativ lung).

Întrebarea 7

Identificați dacă fiecare dintre aceste cantități este continuă sau discretă :

Rezistența unui reostat:
Rezistența unui comutator:
Timpul reprezentat de un ceas analogic:
Timp reprezentat de un ceas digital:
Cantitatea de bani într-o bancnotă (bancnote și monede):
Numărul de pietricele deținute într-o mână:
Greutatea unei persoane, în lire sterline sau kilograme:
Tensiunea de ieșire de către un comparator:
Tensiunea de ieșire de către un amplificator operațional:
Conductivitatea electrică a unui tiristor:
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistența unui reostat: continuă
Rezistența unui comutator: discretă
Timp reprezentat de un ceas analogic: continuu
Timpul reprezentat de un ceas digital: discret
Cantitatea de bani în bancnote (bancnote și monede): discretă
Numărul de pietricele deținute într-o mână: discretă
Greutatea unei persoane, în kilograme sau kilograme: continuă
Tensiunea de ieșire de către un comparator: discretă
Tensiunea de ieșire de către un amplificator operațional: continuu (dacă se aplică feedback negativ)
Conductivitatea electrică a unui tiristor: discretă

Note:

Scopul acestei întrebări este de a face pe studenți să se gândească în termeni de cantități "digitale", care, prin însăși natura lor, nu sunt continue. Este important de observat că noțiunile de cantități continue și discrete nu se limitează la elementele electronice, ci se găsesc într-o varietate de locuri din viața de zi cu zi.

Trebuie remarcat faptul că unele dintre aceste determinări sunt subiective. Ieșirea de tensiune de către un comparator poate fi considerată discretă pe o scală mare de timp, însă există o tranziție măsurabilă de la tensiunea "înaltă" la cea "joasă" în care tensiunea de ieșire este undeva între limitele de saturație completă.

Întrebarea 8

Două ajutoare computaționale ale antichității sunt abacul și regula diapozitivelor . Care dintre aceste instrumente matematice ar fi considerat "analogic" și care ar fi considerat "digital" "# 8"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Regulile slide sunt analogice, în timp ce abaci (abacuses?) Sunt digitale.

Note:

O provocare pentru a răspunde la această întrebare este pentru elevii (tineri) să-și dea seama ce este o regulă de diapozitive!

Întrebarea 9

În circuitele electronice digitale, valorile binare binare de 0 sau 1 sunt reprezentate sub formă de tensiuni: stări logice joase și înalte . Să presupunem că trebuie să introduceți manual o stare logică la unul dintre pinii unui circuit logic. În următoarea ilustrație, circuitul logic (reprezentat drept dreptunghi neclar, indirecționat) este deja alimentat cu curent continuu (+ V și masă), iar ieșirea acestuia este indicată de un LED. Tot ce este nevoie este o contribuție din partea dvs.:

Completați această schemă schematică prin includerea unui întrerupător în desen, astfel încât în ​​fiecare din cele două poziții să fie detectată o stare logică definită "scăzută" sau "ridicată" de către borna de intrare a circuitului.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Deși acest lucru poate părea a fi o întrebare foarte elementară, este important ca studenții să înțeleagă exact ce state logice sunt, în reprezentările lor fizice. Prea adesea am citit manualele și alte tutoriale logice digitale care sărind elevul imediat într-o analiză booleană a circuitelor poarta, cu tot ce funcționează în afara celor abstracte 0 și 1 (sau "low's" și "high's"), fără a introduce în mod corespunzător natura electrică aceste stări elevilor. Amintiți-vă, elevii dvs. ar trebui să fie destul de familiarizați cu circuitele electrice, inclusiv cu tranzistori analogi și cu circuite op-amp, până acum, astfel încât începutul studierii porților dintr-o perspectivă electrică ar trebui să fie natural pentru ei. Doar după ce își dau seama cum stările logice sunt reprezentate de tensiuni, vă recomand să discutați porțile și tabelele de adevăr.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →