Embed Size (px)
Citation preview
Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Digitális áramkörök alkalmazástechnikája
Dr. Zachár, András
Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Digitális áramkörök alkalmazástechnikája Dr. Zachár, András
Publication date 2013 Szerzői jog © 2013 Dr. Zachár András Szerzői jog © 2013 Dunaújvárosi Főiskola
Kivonat
Ez egy moodle kurzus amely a digitális áramkörök elméleti alapjai videóvezérelt tananyagot tartalmazza.
Minden jog fenntartva.
iii Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Tartalom
1. 1. A digitális áramkörök elméleti alapjai ....................................................................................... 1 1. 1.1. Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása .......................................................... 1 2. 1.2. A logikai függvények algebrai alakjai ............................................................................ 2 3. 1.3. A logikai függvények egyszerűsítése ............................................................................. 2 4. 1.4. Az alapfüggvényeken túli függvények .......................................................................... 2 5. A digitális áramkörök elméleti alapjai - Tananyag PDF-dokumentum ................................. 3
2. 2. A KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK ........................................................................................... 4 1. 2.1. A kombinációs hálózatok ............................................................................................... 4 2. 2.2. A kombinációs hálózatok szintézise .............................................................................. 4 3. 2.3.Az illesztő áramkörök ..................................................................................................... 4 4. 2.4. A logikai kapuáramkörök ............................................................................................... 4 5. 2.5. A dekódoló áramkörök .................................................................................................. 4 6. 2.6. A kódoló áramkörök ..................................................................................................... 4 7. 2.7. A kódátalakító áramkörök ............................................................................................. 4 8. 2.8. A multiplexer ................................................................................................................ 4 9. 2.9. A demultiplexer ............................................................................................................. 5 10. 2.10. Adatátvitel időmultiplex segítségével ....................................................................... 5 11. 2.11. Az analóg mulitiplexer / demultiplexer ..................................................................... 5 12. 2.12. A majoritás logika és a küszöb logika ....................................................................... 5 13. A kombinációs hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum .................................................. 5
3. 3. A szinkron szekvenciális hálózatok ............................................................................................ 6 1. 3.1. Az elemi tároló áramkörök ............................................................................................. 6 2. 3.2. Az alapfogalmak: Állapotok, átmenetek, bementek és kimenetek ................................ 7 3. 3.3.A szekvenciális hálózatok modelljei ............................................................................... 7 4. 3.4. A szekvenciális hálózatok analízise ............................................................................... 7 5. 3.5. A szekvenciális hálózatok szintézise .............................................................................. 7 6. 3.6. A hagyományos szekvenciális funkcionális egységek ................................................... 7 7. 3.7. Az aszinkron szekvenciális hálózatok ............................................................................ 7 8. A szinkron szekvenciális hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum ..................................... 7
4. 4. Az aritmetikai egységek ............................................................................................................. 8 1. 4.1. A bináris összeadást megvalósító áramkörök ................................................................. 8 2. 4.2.A bináris szorzást megvalósító áramkörök ...................................................................... 8 3. 4.3. A digitális komparátorok ................................................................................................ 8 4. 4.4. Az aritmetikai logikai egység (ALU) ............................................................................ 8 5. 4.5. A párosságot ellenőrző áramkörök ................................................................................ 9 6. 4.6. A bonyolultabb aritmetikai műveletek megvalósítása ................................................... 9 7. Az aritmetikai egységek - Tananyag PDF-dokumentum ...................................................... 9
5. 5. A ditiális adattárak (memóriák) ................................................................................................ 10 1. 5.1. A félvezető alapú memóriák ........................................................................................ 10 2. 5.2. A digitális adatok mágneses tárolása ........................................................................... 10 3. 5.3. Az optikai tárolás ........................................................................................................ 10 4. A ditiális adattárak (memóriák) - Tananyag PDF-dokumentum ......................................... 10
6. 6. A szoftveres programozású VLSI áramkö ................................................................................ 11 1. 6.1. A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése .............................................. 11 2. 6.2.A szoftveres adatfeldolgozó egység működése ............................................................. 11 3. 6.3. A mikroprocesszor családok ........................................................................................ 11 4. 6.4. A mikrovezérlők ........................................................................................................... 11 5. 6.5. A digitális szignál processzorok ................................................................................... 11 6. 6.6. Alkalmazási megoldások ............................................................................................. 11 7. A szoftveres programozású VLSI áramkör - Tananyag PDF-dokumentum ........................ 12
7. 7. A hardveres programozású VLSI áramkörök (PLD) ................................................................ 13 1. 7.1. A kezdetek: egyszerű PLD-k ........................................................................................ 13 2. 7.2. Összetett PLD-k .......................................................................................................... 13 3. 7.3. PLD-n alapuló digitális tervezés ................................................................................. 13 4. 7.4. Alkalmazási meggondolások ....................................................................................... 13 5. A hardveres programozású VLSI áramkörök (PLD) - Tananyag PDF-dokumentum ......... 13
Digitális áramkörök
alkalmazástechnikája
iv Created by XMLmind XSL-FO Converter.
8. 8. A szoftveres programozású VLSI áramkörök ........................................................................... 14 1. 8.1. Az ASIC típusai .......................................................................................................... 14 2. 8.2. Az ASIC tervezésének és gyártásának menete ............................................................. 14 3. 8.3. Az ASIC tesztelése ....................................................................................................... 14 4. A szoftveres programozású VLSI áramkörök - Tananyag PDF-dokumentum .................... 14
9. 9. A digitális kijelzők .................................................................................................................... 15 1. 9.1. A katódcsöves kijelzők ............................................................................................... 15 2. 9.2. A PDP ......................................................................................................................... 15 3. 9.3. LED kijelzők ............................................................................................................... 15 4. 9.4. LCD kijelzők ................................................................................................................ 15 5. 9.5. Az érintőképernyős kijelzők ........................................................................................ 15 6. A digitális kijelzők - Tananyag PDF-dokumentum ............................................................. 15
10. 10. Analóg jelek illesztése a digitális eszközökhöz .................................................................... 16 1. 10.1. Az analóg jelfeldolgozás elemei ................................................................................. 16 2. 10.2. Az analóg komparátorok ........................................................................................... 16 3. 10.3. A digitális-analóg átalakítók ...................................................................................... 16 4. 10.4. Az analóg-digitális átalakítók .................................................................................... 16 5. Analóg jelek illesztése a digitális eszközökhöz - Tananyag PDF-dokumentum ................. 16
11. 11. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos kérdések ................................. 17 1. 11.1. Az analóg jelfeldolgozás elemei ................................................................................. 17 2. 11.2. A feszültséglogika ...................................................................................................... 17 3. 11.3. Az időbeni viselkedés leírása ..................................................................................... 17 4. 11.4. A logikai hazárdjelenségek ....................................................................................... 17 5. 11.5. A digitális áramkörök táplálása .................................................................................. 18 6. 11.6. Időzítés órajellel ........................................................................................................ 18 7. 11.7. A digitális áramkörök gyártástechnológiája .............................................................. 18 8. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos kérdések - Tananyag PDF-
dokumentum ........................................................................................................................... 18 12. 12. A párhuzamos és a soros adatátvitel ..................................................................................... 19
1. 12.1. A párhuzamos és soros adatátvitel jellemzői .............................................................. 19 2. 12.2. A távolsági soros átviteli szabványok ........................................................................ 19 3. 12.3. dA rövid távú soros kommunikáció szabványai ........................................................ 19 4. 12.4. A jelek nagy távolságra történő átvitelének elemei .................................................... 19 5. A párhuzamos és a soros adatátvitel - Tananyag PDF-dokumentum .................................. 19
13. 13. A kommunikációs hálózatok ................................................................................................ 20 1. 13.1. A hálózati rétegek ...................................................................................................... 20 2. 13.2. Az átviteli médium .................................................................................................... 20 3. 13.3. A csatorna kódolás .................................................................................................... 20 4. 13.4. Az átviteli hibák érzékelése és javítása ...................................................................... 20 5. 13.5. Az átviteli topológiák ................................................................................................ 20 6. 13.6. A hálózati protokollok ............................................................................................... 20 7. A kommunikációs hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum ............................................. 20
14. 14. A digitális hálózatok megépítése és kivizsgálása ................................................................. 21 1. 14.1. Az eszközök és a technológiák megválasztása ........................................................... 21 2. 14.2. A nyomtatott áramkörök a digitális technikában ........................................................ 21 3. 14.3.A próbapanelok, forrasztás nélküli szerelések ............................................................ 21 4. 14.4. A kivizsgálást megkönnyítő tervezés ......................................................................... 21 5. 14.5. A peremfigyelés (boundary scan) ............................................................................... 21 6. 14.6. A kivizsgálást segítő műszerek .................................................................................. 21 7. 14.7. A kivizsgálást segítő szoftverek ................................................................................. 21 8. 14.8. Tervezői szoftverek és szimulátorok ......................................................................... 21 9. A digitális hálózatok megépítése és kivizsgálása - Tananyag PDF-dokumentum .............. 21
15. 15. A jel-integritás biztosítása .................................................................................................... 22 1. 15.1. A digitális átviteli vonalak tulajdonságai .................................................................. 22 2. 15.2. Az átviteli vonalak lezárása ....................................................................................... 22 3. 15.3. Az áthallás .................................................................................................................. 22 4. 15.4. Az elektromágneses interferencia .............................................................................. 22 5. 15.5. A sugározott és a vezetett zavarok ............................................................................ 22 6. 15.6. Az elektrosztatikus kisülések ..................................................................................... 22 7. A jel-integritás biztosítása - Tananyag PDF-dokumentum ................................................. 22
Digitális áramkörök
alkalmazástechnikája
v Created by XMLmind XSL-FO Converter.
16. 16. A ditigális áramkörök alkalmazási területei .......................................................................... 23 1. 16.1. Képalkotás, fényképezés, mozgókép felvétele .......................................................... 23 2. 16.2. A digitális tv és videó ................................................................................................. 23 3. 16.3. Audió alkalmazások .................................................................................................. 23 4. 16.4. A telefonhálózat és a mobiltelefon ............................................................................ 23 5. 16.5. Játék automaták ......................................................................................................... 23 6. 16.6. Gépkocsi elektronika ................................................................................................. 23 7. 16.7. Személyi számítógépek ............................................................................................. 23 8. 16.8. Számítógép perifériák ................................................................................................ 23 9. 16.9. Elektronikus könyvek ................................................................................................. 23 10. 16.10. Közlekedés- irányítás ............................................................................................ 24 11. 16.11. Digitális elektronika a lakásban ............................................................................ 24 12. A ditigális áramkörök alkalmazási területei - Tananyag PDF-dokumentum .................... 24
Tárgymutató ..................................................................................................................................... 25
1 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
1. fejezet - 1. A digitális áramkörök elméleti alapjai
A digitális elektronika ma a tudomány és a technika egyik legdinamikusabban fejlődő ága. Az eredményei
látványosak. A műszaki háttér gyakran olyan szintű, hogy az alkalmazások fejlesztését csak a felhasználói ötlet
hiánya korlátozza.A kezdetek és a fejlődés korábbi szakaszai messze nem voltak ilyen ígéretesek. A
matematikai logika megalapozásakor még nem látszott a műszaki alkalmazás lehetősége. Az első alkalmazások
kezdetleges elektromechanikai eszközökre épültek. Némi lendületet hozott az elektroncsövek alkalmazása, de az
első elektronikus számítógépek hatalmas beruházással épültek meg, a lehetőségeik viszont nagyon szerények
voltak. A félvezető alapú eszközök, ezen belül is az integrált áramkörök, indították be a gyors fejlődést.Az első
digitális integrált áramkörök néhányszor tíz tranzisztorral néhány logikai kaput valósítottak meg – ezeket a
kapcsolásokat ma SSI (small scale of integration – alacsony szintű integrálás) áramköröknek nevezzük. Több
száz építőelemmel már sokféle digitális funkcionális egység építhető: kódolók, multiplexerek, számlálók stb. –
ezek az MSI (medium scale of integration – közepes szintű integrálás) kategóriába tartoznak. Ez felett két
szintet szoktak még emlegetni: LSI (large scale of integration – nagyfokú integrálás) és VLSI (very large scale
of integration – nagyon nagyfokú integrálás), ezek határai eléggé elmosódnak.A ma gyártott és alkalmazott
digitális integrált áramkörök többsége a VLSI kategóriába tartozik. Az ilyen szintű fejlesztések logikus célja az,
hogy egy berendezés minden funkcióját egy áramkörön belül valósítsák meg. A lehetséges elképzelés, hogy
minden egyes alkalmazásra cél áramkört (ASIC – application specific integrated circuit - berendezés orientált
integrált áramkör) fejlesztenek ki. Ez egyes esetekben lehetséges, míg más esetekben az alkalmazásnak annyi
módozata van, hogy nem lehet egy nagy sorozatú termékkel lefedni az igényeket. Ebből a dilemmából indult ki
a VLSI fejlesztések másik két vonulata: a szoftveres és a hardveres programozású eszközök.A szoftveres
programozású áramkörök (mikroprocesszorok, mikrovezérlők, szignál processzorok) bizonyos algoritmus
szerint, egymás utáni lépésekben végzik a műveleteket és ezzel bonyolult számítási-, szabályozási,
kommunikációs és egyéb feladatokat tudnak ellátni.A hardveres programozású áramkörök (CPLD, FPGA)
nagyszámú, szabályosan elrendezett logikai egységet tartalmaznak. Ezek megfelelő összekötésével (ezt nevezik
hardveres programozásnak) alakítja ki a fejlesztő a feladat elvégzésére alkalmas áramköri egységeket.A kétfajta
programozás nem zárja ki egymást, ugyanakkor az ASIC fejlesztés sem teljesen különálló irányzat. Gyakran
egyes részfeladatokat az egyik fajta programozással célszerű megoldani, másokat a másik fajtával. Újabban
adódik olyan lehetőség is, hogy szoftveres programozású egységet valósítunk meg a hardveres programozású
eszköz egyik felében, a másik felét viszont fenntartjuk a hardveres programozásra.Először a digitális áramkörök
építésnek alapelveit és a rendelkezésre álló eszközöket tekintjük át, majd áttérünk az alkalmazással kapcsolatos
kérdésekre és az egyes alkalmazási területek tárgyalására. Az olvasó a személyes felkészültségétől függően több
vagy kevesebb időt szentelhet az egyes anyagrészeknek.Írás közben a nemzetközi szakirodalomban elfogadott
tárgyalási módszereket és jelöléseket követtem. A témák megválasztásánál és súlyozásánál azok jelenkori
fontossága volt a döntő. Mindenkor igyekeztem szem előtt tartani, hogy a cél az olvasó jó felkészítése a
korszerű ipari fejlesztésekre.Nyilvánvaló, hogy az itt összefoglalt információk nem elégségesek a tervezői
munkához. A korszerű tervezés megkívánja bizonyos fejlesztői szoftverek alkalmazási szintű ismeretét, úgy a
szoftveres programozáshoz, mint a hardveres programozáshoz. Ezzel kapcsolatban az olvasónak először is, az
igényektől és a lehetőségektől függően, döntenie kell bizonyos hardver- és szoftvereszközök mellett, majd a
gyártói útmutatók alapján meg kell ismernie a hardvereszközöket, ill. el kell sajátítania a szoftverek
alkalmazását.
1. 1.1. Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása
Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása 1
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása 1
Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása 2
1. A digitális áramkörök elméleti
alapjai
2 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az analóg és a digitális jelek és összehasonlítása 2
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 1.2. A logikai függvények algebrai alakjai
A logikai függvények algebrai alakjai
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A logikai függvények algebrai alakjai
A logikai függvények algebrai alakjai
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A logikai függvények algebrai alakjai
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 1.3. A logikai függvények egyszerűsítése
A logikai függvények egyszerűsítése
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A logikai függvények egyszerűsítése
A logikai függvények egyszerűsítése
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A logikai függvények egyszerűsítése
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 1.4. Az alapfüggvényeken túli függvények
1. A digitális áramkörök elméleti
alapjai
3 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. A digitális áramkörök elméleti alapjai - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
4 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
2. fejezet - 2. A KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK
1. 2.1. A kombinációs hálózatok
A kombinációs hálózatok
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A kombinációs hálózatok
A kombinációs hálózatok
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A kombinációs hálózatok
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 2.2. A kombinációs hálózatok szintézise
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 2.3.Az illesztő áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 2.4. A logikai kapuáramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 2.5. A dekódoló áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 2.6. A kódoló áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. 2.7. A kódátalakító áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
8. 2.8. A multiplexer
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. A KOMBINÁCIÓS
HÁLÓZATOK
5 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
9. 2.9. A demultiplexer
Letölthető jegyzet a fejezethez
10. 2.10. Adatátvitel időmultiplex segítségével
Letölthető jegyzet a fejezethez
11. 2.11. Az analóg mulitiplexer / demultiplexer
Letölthető jegyzet a fejezethez
12. 2.12. A majoritás logika és a küszöb logika
Letölthető jegyzet a fejezethez
13. A kombinációs hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
6 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
3. fejezet - 3. A szinkron szekvenciális hálózatok
A mai összetett digitális rendszerek nem vezethetők vissza egyszerű kombinációs funkciókra: a berendezés
viselkedése nem csak a bemeneti változók pillanatnyi értékeitől függ, hanem figyelembe kell venni bizonyos
előzményeket is. Az olyan hálózatokat, amelyek viselkedése az előzményektől is függ, szekvenciális (sorrendi)
hálózatoknak nevezzük.A hálózat előzményei alatt érthetnénk a korábbi időpontokban jelentkező bemeneti és
kimeneti jelek kombinációit. Sokkal inkább célszerű úgy kezelni a dolgot, hogy az összes előzmény a hálózatot
egy bizonyos állapotba juttatta, és a hálózat jelenlegi reakciója ettől az állapottól és a pillanatnyi bemeneti
jelektől függ. A gyakorlatban előforduló hálózatoknál az állapotok száma viszonylag kicsi, ezért könnyen
kódolható. Az állapotok véges számára utal a sorrendi hálózatok angol elnevezése: finite state machine – véges
állapotú gép, a magyar szakirodalomban is használatos az állapotgép elnevezés.A szekvenciális hálózatok
megépíthetők úgy, hogy a bemeneti jel(ek) megváltozása azonnal beindítja az állapotváltozást. Az ilyen
hálózatokat aszinkron sorrendi hálózatoknak nevezzük. Tekintettel az aszinkron hálózatok bizonyos problémáira
(versenyfutási jelenség, metastabilitás) a mai tervezéseknél általában szinkron hálózatokat építünk. A szinkron
hálózatokra jellemző, hogy az állapotváltozás (léptetés) csak bizonyos, előre meghatározott időpontokban
következhet be. Ezeket az időpontokat az órajellel (clock) határozzuk meg.A szinkron hálózatoknak is vannak
bizonyos időzítési problémáik: újabb léptetés csak az előző léptetést követő átmeneti jelenségek lecsengése után
engedélyezett. Ez korlátozza a maximális órajel frekvenciát.A fejezet jórészt a szinkron hálózatokat tárgyalja,
csak az utolsó alfejezetben térünk ki az aszinkron hálózatokra, mivel azok jórészt elavult megoldások.
1. 3.1. Az elemi tároló áramkörök
Az elemi tároló áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az elemi tároló áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
Az elemi tároló áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az elemi tároló áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
Az elemi tároló áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az elemi tároló áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. A szinkron szekvenciális
hálózatok
7 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
2. 3.2. Az alapfogalmak: Állapotok, átmenetek, bementek és kimenetek
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 3.3.A szekvenciális hálózatok modelljei
A szekvenciális hálózatok modelljei
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A szekvenciális hálózatok modelljei
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 3.4. A szekvenciális hálózatok analízise
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 3.5. A szekvenciális hálózatok szintézise
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 3.6. A hagyományos szekvenciális funkcionális egységek
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. 3.7. Az aszinkron szekvenciális hálózatok
Letölthető jegyzet a fejezethez
8. A szinkron szekvenciális hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
8 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
4. fejezet - 4. Az aritmetikai egységek
A mai gépi számítás hardver és szoftver eszközöket kombinál. Kisebb számítási igény esetén minimális hardvert
alkalmazunk (pl. összeadó áramkör), a bonyolultabb műveleteket szoftveresen visszavezetjük olyan egyszerűbb
műveletekre, amelyet a hardver el tud végezni.
1. 4.1. A bináris összeadást megvalósító áramkörök
A bináris összeadást megvalósító áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A bináris összeadást megvalósító áramkörök
A bináris kivonást megvalósító áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A bináris kivonást megvalósító áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 4.2.A bináris szorzást megvalósító áramkörök
A bináris szorzást megvalósító áramkörök
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A bináris szorzást megvalósító áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 4.3. A digitális komparátorok
A digitális komparátorok
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A digitális komparátorok
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 4.4. Az aritmetikai logikai egység (ALU)
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. Az aritmetikai egységek
9 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
5. 4.5. A párosságot ellenőrző áramkörök
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 4.6. A bonyolultabb aritmetikai műveletek megvalósítása
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. Az aritmetikai egységek - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
10 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
5. fejezet - 5. A ditiális adattárak (memóriák)
A digitális berendezések a feladatuk ellátása közben rendszerint nagy mennyiségű adatot dolgoznak fel.
Feldolgozás előtt és után rendszerint tárolni kell az adatokat.A tárolásra léteznek mágneses, optikai és félvezetős
megoldások. A továbbiakban elsősorban a félvezetős memóriákat tárgyaljuk.
1. 5.1. A félvezető alapú memóriák
A félvezető alapú memóriák
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A félvezető alapú memóriák
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 5.2. A digitális adatok mágneses tárolása
A digitális adatok mágneses tárolása
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A digitális adatok mágneses tárolása
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 5.3. Az optikai tárolás
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. A ditiális adattárak (memóriák) - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
11 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
6. fejezet - 6. A szoftveres programozású VLSI áramkö
1. 6.1. A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése
A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 6.2.A szoftveres adatfeldolgozó egység működése
A szoftveres adatfeldolgozó egység működése
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A szoftveres adatfeldolgozó egység működése
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 6.3. A mikroprocesszor családok
A mikroprocesszor családok
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A mikroprocesszor családok
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 6.4. A mikrovezérlők
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 6.5. A digitális szignál processzorok
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 6.6. Alkalmazási megoldások
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. A szoftveres programozású VLSI
áramkö
12 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
7. A szoftveres programozású VLSI áramkör - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
13 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
7. fejezet - 7. A hardveres programozású VLSI áramkörök (PLD)
A HARDVERES PROGRAMOZÁSÚ VLSI ÁRAMKÖRÖK (PLD)A hardveres programozással félkész VLSI
áramköröket véglegesítünk. A félvezetőgyártó olyan terméket hoz létre, amely ugyan tartalmazza az összes
logikai egységet, amelyre szükség lehet egy alkalmazási területen, de ezeket nem köti össze. A felhasználó
feladata, hogy kialakítsa a megfelelő kötéseket.Az 1970-es évektől kezdődően gyártanak hardveres
programozású eszközöket. Az első típusok az MSI kategóriába tartoztak, de a hamarosan áttértek LSI majd
VLSI eszközökre.Ma a PLD-k azt az alkalmazási területet fedik le, amely nem fedhető jól sem célorientált
integrált áramkörökkel (ASIC – application specific integrated circuit), sem szoftveres programozású
eszközökkel. Az ASIC alkalmazása nem célszerű, ha a szűk alkalmazási terület nem tudja fedezni a nagy
fejlesztési költségeket. A szoftveres programozású eszközök ugyan olcsók, sok esetben azonban nem elég
gyorsak.
1. 7.1. A kezdetek: egyszerű PLD-k
A kezdetek: egyszerű PLD-k
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A kezdetek: egyszerű PLD-k
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 7.2. Összetett PLD-k
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 7.3. PLD-n alapuló digitális tervezés
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 7.4. Alkalmazási meggondolások
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. A hardveres programozású VLSI áramkörök (PLD) - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
14 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
8. fejezet - 8. A szoftveres programozású VLSI áramkörök
8. BERENDEZÉSORIENTÁLT DIGITÁLIS INTEGRÁLT ÁRAMKÖRÖK (ASIC)A korszerű digitális
tervezés harmadik irányára az a jellemző, hogy az adott alkalmazásra céleszközt (ASIC - application specific
integrated circuit – berendezés orientált integrált áramkör) fejlesztünk ki. A módszer előnye, hogy így pontosan
azt kapjuk, amire szükségünk van (funkció, sebesség, fogyasztás stb. szempontjából). Sajnos, ez a fajta tervezés
a legmunkaigényesebb, ugyanakkor jelentős anyagi költségekkel is jár, így csak nagysorozatú eszközöknél
alkalmazható gazdaságosan.
1. 8.1. Az ASIC típusai
Az ASIC típusai
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az ASIC típusai
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 8.2. Az ASIC tervezésének és gyártásának menete
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 8.3. Az ASIC tesztelése
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. A szoftveres programozású VLSI áramkörök - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
15 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
9. fejezet - 9. A digitális kijelzők
9. A DIGITÁLIS KIJELZŐKA digitális információk megjelenítésre évtizedeken keresztül analóg eszközt –
katódcsövet használtak. Mára ez a megoldás háttérbe szorult, elsősorban a nagy méret és a nagy fogyasztás
miatt. Helyette az LCD-, plazma- és OLED kijelzők kerültek előtérbe.
1. 9.1. A katódcsöves kijelzők
A katódcsöves kijelzők
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A katódcsöves kijelzők
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 9.2. A PDP
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 9.3. LED kijelzők
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 9.4. LCD kijelzők
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 9.5. Az érintőképernyős kijelzők
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. A digitális kijelzők - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
16 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
10. fejezet - 10. Analóg jelek illesztése a digitális eszközökhöz
10. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZMa az analóg jelek feldolgozása (is)
mindinkább digitális eszközökkel történik. A feldolgozás előtt az analóg jeleket digitalizálni kell. Rendszerint az
analóg jelet elő kell készíteni a digitalizálásra (10.1). A digitalizálás egyszerű eszközei az analóg komparátorok
(10.2). A szorosabb értelemben vett digitalizálás analóg-digitális átalakítókkal (10.4) történik. A digitális
rendszerből az analóg rendszerbe történő visszatérést digitális-analóg átalakítók (10.3) teszik lehetővé.
1. 10.1. Az analóg jelfeldolgozás elemei
Az analóg jelfeldolgozás elemei
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az analóg jelfeldolgozás elemei
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 10.2. Az analóg komparátorok
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 10.3. A digitális-analóg átalakítók
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 10.4. Az analóg-digitális átalakítók
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. Analóg jelek illesztése a digitális eszközökhöz - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
17 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
11. fejezet - 11. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos kérdések
11. A DIGITÁLIS RENDSZEREK FIZIKAI MEGVALÓSÍTÁSÁVAL KAPCSOLATOS KÉRDÉSEKEbben a
fejezetben a digitális rendszerek analóg viselkedésével kapcsolatos témákat vesszük sorra. Elsőként arra térünk
ki, hogy a logikai értékek képviselhetők áram- és feszültségértékekkel (értéktartományokkal) egyaránt (11.1-
2).A következő témakör az időbeni viselkedésre vonatkozik (11.3). Ezt követi a késésekből eredő
hazárdjelenségek- és a metastabil viselkedés vizsgálata (11.4). A következő alfejezet foglalkozik a tápellátással
és a digitális áramkörök fogyasztásával (11.5). Ezt követően a szinkron sorrendi hálózatok időzítését végző
órajellel kapcsolatos kérdéseket tárgyaljuk (11.6). Az utolsó alfejezet a digitális áramkörök
gyártástechnológiájába enged némi betekintést (11.7).
1. 11.1. Az analóg jelfeldolgozás elemei
Az analóg jelfeldolgozás elemei
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az analóg jelfeldolgozás elemei
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 11.2. A feszültséglogika
A feszültséglogika
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A feszültséglogika
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 11.3. Az időbeni viselkedés leírása
Az időbeni viselkedés leírása
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
Az időbeni viselkedés leírása
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 11.4. A logikai hazárdjelenségek
Letölthető jegyzet a fejezethez
11. A digitális rendszerek fizikai
megvalósításával kapcsolatos
kérdések
18 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
5. 11.5. A digitális áramkörök táplálása
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 11.6. Időzítés órajellel
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. 11.7. A digitális áramkörök gyártástechnológiája
Letölthető jegyzet a fejezethez
8. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos kérdések - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
19 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
12. fejezet - 12. A párhuzamos és a soros adatátvitel
12. A PÁRHUZAMOS ÉS A SOROS ADATÁTVITELA digitális technika kezdetben elsősorban
számítástechnikai és irányítástechnikai feladatokat látott el. Ma rendkívül jelentős az adatok (információk)
átvitelével foglakozó ágazat.
1. 12.1. A párhuzamos és soros adatátvitel jellemzői
A párhuzamos és soros adatátvitel jellemzői
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A párhuzamos és soros adatátvitel jellemzői
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 12.2. A távolsági soros átviteli szabványok
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 12.3. dA rövid távú soros kommunikáció szabványai
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 12.4. A jelek nagy távolságra történő átvitelének elemei
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. A párhuzamos és a soros adatátvitel - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
20 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
13. fejezet - 13. A kommunikációs hálózatok
13. A KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOKA mai digitális berendezések egy jelentős része más berendezések
közötti adatátvitelt végez. Ha nagy mennyiségű adatot kell átvinni, kommunikációs hálózatra van szükség.
1. 13.1. A hálózati rétegek
A hálózati rétegek
Figyelem
Nem sikerült betölteni a videót.
A hálózati rétegek
Letölthető jegyzet a fejezethez
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 13.2. Az átviteli médium
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 13.3. A csatorna kódolás
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 13.4. Az átviteli hibák érzékelése és javítása
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 13.5. Az átviteli topológiák
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 13.6. A hálózati protokollok
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. A kommunikációs hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
21 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
14. fejezet - 14. A digitális hálózatok megépítése és kivizsgálása
14. A DIGITÁLIS HÁLÓZATOK MEGÉPÍTÉSE ÉS KIVIZSGÁLÁSAA digitális áramkörök tervezésekor
olyan eszközöket és technológiákat kell választanunk, amelyek elérhetők számunkra. Olyan hardver- és szoftver
megoldásokat kell alkalmaznunk, amelyek könnyen kivizsgálhatók.
1. 14.1. Az eszközök és a technológiák megválasztása
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 14.2. A nyomtatott áramkörök a digitális technikában
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 14.3.A próbapanelok, forrasztás nélküli szerelések
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 14.4. A kivizsgálást megkönnyítő tervezés
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 14.5. A peremfigyelés (boundary scan)
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 14.6. A kivizsgálást segítő műszerek
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. 14.7. A kivizsgálást segítő szoftverek
Letölthető jegyzet a fejezethez
8. 14.8. Tervezői szoftverek és szimulátorok
Letölthető jegyzet a fejezethez
9. A digitális hálózatok megépítése és kivizsgálása - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
22 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
15. fejezet - 15. A jel-integritás biztosítása
15. A JEL-INTEGRITÁS BIZTOSÍTÁSAA digitális áramkörök működését rendszerint idealizált
négyszögjelekkel írjuk le. Ez a megközelítés addig helyes, amíg a jelek felfutási és lefutási ideje rövid a
periódushoz képest. Gyors digitális berendezéseknél ez az idealizálás tévútra visz, szükséges az analóg
viselkedés ismerete.A jel-integritás vizsgálat azokkal a gyors lefolyású villamos jelenségekkel foglalkozik,
amelyek, olyan mértékben torzítják a digitális jeleket, hogy a berendezés téves működést mutat.Az első
alfejezetben az átviteli vonalak tulajdonságait vizsgáljuk. A jel átvitele közben késések és visszaverődések
jelentkeznek.A továbbiakban figyelembe vesszük, hogy a vezetékek antennaként tudnak viselkedni. Ezeket a
jelenségeket az áthallás, az elektromágneses interferencia és az elektromágneses kompatibilitás címszavak alatt
tárgyaljuk.Utolsó témaként az elektrosztatikus kisülésekkel foglalkozunk, amelyek téves működést és
meghibásodást is okozhatnak.
1. 15.1. A digitális átviteli vonalak tulajdonságai
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 15.2. Az átviteli vonalak lezárása
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 15.3. Az áthallás
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 15.4. Az elektromágneses interferencia
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 15.5. A sugározott és a vezetett zavarok
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 15.6. Az elektrosztatikus kisülések
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. A jel-integritás biztosítása - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
23 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
16. fejezet - 16. A ditigális áramkörök alkalmazási területei
16. A DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK ALKALMAZÁSI TERÜLETEISok műszaki terület, mint például a
szabályozástechnika, a híradástechnika, és a számítástechnika, kezdetben analóg eszközöket és megoldásokat
alkalmazott. Különböző területekre más és más korban tört be a digitális technika.A digitális megoldások
előnyeit a következő pontokban foglalhatjuk össze:- pontosan reprodukálható eredményeket kapunk adott
digitális bemenetek digitális feldolgozásával, míg az analóg rendszerek érzékenyek a zavarokra,- atervezés
viszonylag átlátható, nincs szükség bonyolult matematikai modellekre,- a digitális információkat nagyon
sokrétűen feldolgozhatjuk, pl. egy digitális titkosító (scrambler) úgy megváltoztatja a jeleket, hogy az eredeti
információ teljesen felismerhetetlen, de ha rendelkezünk a megfelelő kulccsal, hiánytalanul vissza tudjuk
állítani,- a digitális berendezés hardveres és szoftveres úton programozhatók, így a működésük a gyártás során-,
de rendszerint később is, beállítható és módosítható,- a működés gyors,- egyetlen integrált áramkörbe sok
funkcionalitás beépíthető, így a digitális rendszerek olcsón megvalósíthatók,- a töretlen fejlődés arra enged
következtetni, hogy, ha ma alkalmazunk egy digitális eszközt, a jövőben is lesz hasonló megoldás, várhatóan
jobb és olcsóbb.
1. 16.1. Képalkotás, fényképezés, mozgókép felvétele
Letölthető jegyzet a fejezethez
2. 16.2. A digitális tv és videó
Letölthető jegyzet a fejezethez
3. 16.3. Audió alkalmazások
Letölthető jegyzet a fejezethez
4. 16.4. A telefonhálózat és a mobiltelefon
Letölthető jegyzet a fejezethez
5. 16.5. Játék automaták
Letölthető jegyzet a fejezethez
6. 16.6. Gépkocsi elektronika
Letölthető jegyzet a fejezethez
7. 16.7. Személyi számítógépek
Letölthető jegyzet a fejezethez
8. 16.8. Számítógép perifériák
Letölthető jegyzet a fejezethez
9. 16.9. Elektronikus könyvek
Letölthető jegyzet a fejezethez
16. A ditigális áramkörök
alkalmazási területei
24 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
10. 16.10. Közlekedés- irányítás
Letölthető jegyzet a fejezethez
11. 16.11. Digitális elektronika a lakásban
Letölthető jegyzet a fejezethez
12. A ditigális áramkörök alkalmazási területei - Tananyag PDF-dokumentum
Letölthető jegyzet a fejezethez
25 Created by XMLmind XSL-FO Converter.
Tárgymutató
