Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Аналогово-цифрові, цифро-аналогові перетворювачі. Кодоперетворювачі

12.1. Загальна характеристика цифро-аналогових перетворювачів

Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) призначені для пере­творення цифрової інформації в аналогову форму у вигляді напруги (іноді струму). Їх використовують у системах керування техно­логічними процесами, в аналогових мікропроцесорах, в дисплеях, графопобудовниках, робототехніці.
Цифро-аналогове перетворення полягає в тому, що для вхідного паралельного n-розрядного коду
Х=X12–1+X22–2+…+Xi2–i+…+Xn2–n,
де Xi – цифри 0 або 1, а 2–і – вага i-го розряду, спочатку отримують струм IХ, пропорційний значенню числа Х, а потім перетворюють його у вихідну напругу. Значення струму IХ визначається сумою еталонних струмів Ii, які створюються для кожного розряду числа
IХ =X1I1+X2I2+…+XiIi+…+XnIn,
причому підсумовуються струми тільки тих розрядів, для яких Хi=1.Значення еталонів струму Ii пропорційні вазі позиції двійково­го числа і зменшуються у два рази при переході від старшого i-го роз­ряду до сусіднього молодшого з номером i+1.

12.2. Схеми цифро-аналогових перетворювачів

Структура ЦАП вміщує: резистивну або транзисторну матрицю для формування еталонних струмів; ключі для комутації еталонних струмів згідно з вхідним кодом до спільної точки підсу­мо­вування; операційний підсилювач (ОП) для перетворення стру­му IХ у вихідну напругу; допоміжні схеми для узгодження з вхід­ни­ми рівнями сигналів; стабілізоване джерело опорної напруги UОП.
Резистивні матриці будують або з набору двійково-зважених за номіналами резисторів, або у вигляді сходового (багато­ланкового) ланцюжка резисторів лише двох номіналів R–2R. Схема ЦАП з резистивною матрицею на основі двійково-зважених опорів виду R–2R–…–2n-1 R показа­на на рис. 12.1. У цій схемі опір резис­торів матриці подво­юється при переході від старшого розряду до молодшого, а еталонні струми зменшуються у два рази. Наприклад, якщо для першого, найстаршого розряду взяти значення стру­му I1=1 мА, то для другого розряду I2=0,5 мА, для третього I3=0,25 мА і т. д.

Рис. 12.1. Схема ЦАП із зваженими резисторами

Ключі К1 – Кn керуються рівнями напруги, які відобра­жають циф­ри «нуль» і «один» відповідних розрядів вхідного коду. Джерело опорної напруги UОП найчастіше буває зовнішнім, але у деяких випадках його вбу­довують у мікросхему ЦАП. На вході ОП завжди є практично нульовий потенціал, тому додавання розрядних струмів визна­чається спів­відношенням
(12.1)

Напругу на виході ЦАП розраховують за формулою
(12.2)
де Rоз=R/2– опір у ланцюгу оберненого зв’язку підсилювача.

12.3. Двійкові коди, використовувані
у цифро-аналогових перетворювачах

Введення інформації в ЦАП здійснюється, в основному, в паралельному коді. У ЦАП використовують три основних двій­кових коди: прямий, зміщений і доповняльний (рис. 12.2).
Прямий код зручний при перетворенні сигналів систем сте­ження тому, що при переході через нуль не міняються старші розряди коду, а це дозволяє реалізувати лінійний перехід від малих по­зитивних до малих негативних вихідних напруг. Для пе­ретво­рення позитивних і негативних кодів використовують знаковий розряд, який керує пере­миканням вихідної напруги ЦАП (рис. 12.2, а).

а б в
Рис. 12.2. Вихідні напруги ЦАП для кодів: а – прямого; б – зміщеного; в – доповняльного

Для виключення комутуючих елементів із схеми ЦАП використо­вують зміщений код, що є найпростішим (рис. 12.2, б). У допов­­няль­ному коді (рис. 12.2, в) позитивні числа перетворюються так, як і в прямому коді, а негативні – двійковим доповненням відповідного пози­ти­вного числа (інверсія всіх розрядів з подаль­шим додаванням оди­ниці в молодший розряд).

 

12.4. Основні параметри і характеристики цифрово-аналогових перетворювачів


Основними параметрами ЦАП є число розрядів вхідного цифро­вого коду, роздільна здатність, похибки перетворення, діапазон вихідних сигналів, динамічні параметри (табл. 12.1).
Таблиця 12.1

Тип мікросхеми Розряд­ність, n Макси­маль­не відхи­лен­ня ?лд, % Час уста­­нов­лення tуст, мкс Технологія
К427ПА4 К572ПА2 КМ1118ПА1 К1108ПА3 КМ1148ПА1 16 12 8 8 10 0,0015 0,025 0,75 0,5 0,75 20 15 0,02 0,05 1 КМОН Біполярна Біполярна Біполярна Біполярна

Число розрядів n вхідного коду для різних типів ЦАП дорівнює від восьми до вісімнадцяти. Число розрядів визначає максималь­ну кількість кодових ком­бінацій на вході ЦАП, що дорівнює 2n.Діапазон зміни вихідної напруги (без урахування знака) визна­чає­ться із співвідношення (5.2) при Хi = 1, i = 1, 2, …, n:
Uвих max = Uоп(2–1+2–2+…+2–n) = Uоп(1–2–n),
якщо n = 10, Uоп = 10 В, то Uвих max = 10 В.
Роздільна здатність h характеризується мінімальним квантом ви­хідної напруги, який відповідає зміні вхідного коду на одиницю молодшого розряду: h=Uоп/2n?10 мВ для попереднього прик­ла­ду.
Абсолютна похибка перетворення ?А – відхилення вихідної на­пр­у­ги від розрахункової в кінцевій точці характеристики перетво­рення. Типова похибка ЦАП не перевищує 1/2 молодшого розряду.
Нелінійність ?л – максимальне відхилення реальної характе­рис­тики перетворення від теоретичної (прямої лінії, що з’єднує точ­ку нуля і мінімального вихідного сигналу).
Диференціальна нелінійність ?д – максимальне відхилення різ­ниці двох аналогових сигналів сусідніх кодів від значення молодшого розряду.
Параметри ?А, ?л і ?д виражаються в частках молодшого розряду або у відсотках від повної шкали вихідної напруги.
Час установлення tуст – інтервал часу від подачі вхідного коду до моменту досягнення вихідним сигналом сталого значення із заданою похибкою (зазвичай 1/2 молодшого розряду). Цей час визначає загальну швидко­дію ЦАП.
Залежно від значень параметрів виділяють прецизійні (dл < < 0,1%) і швидкодіючі (tуст ? 100 нс) ЦАП.
Розрізняються ЦАП структурою резистивної матриці (зважені ре­зи­с­тори або R – 2R), елементною базою, функціональ­ною повнотою, узгоджувальними пристроями, числом джерел жив­лення та ін.
Реалізуються ЦАП у вигляді гібридних і напівпро­відникових мікросхем. Більшість мікросхем ЦАП – напів­провід­никові, функціонально закінче­ні. Ряд ЦАП використовують зов­нішні джерела опорної напруги і ви­хід­­ні операційні підсилювачі.
Живлення ЦАП може здійснюватися від одного або від кількох дже­рел, що визначається елементною базою.
Перспективами розвит­ку ЦАП є підвищення швидкодії та точ­ності, зручність узгодження з мікропроцесорами, зниження споживаної потужності.

12.5. Загальна характеристика аналого-цифрових перетворювачів

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) призначені для перет­во­рення аналогової інформації (звичайно у вигляді напруги) у цифро­вий код. Застосовують АЦП у мікропроцесорних системах, у циф­рових вимірювальних приладах. Області застосування їх ба­га­то в чому аналогічні ЦАП, оскільки вони часто використовуються спіль­­но, наприклад, в автоматизованих системах керування (АСК) (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Аналого-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі в контурі керування
Основними параметрами і характеристиками АЦП є:
число розрядів n вихідного коду;
роздільна здатність h ??мінімальний квант вхідної напруги, за якої вихідний код змінюється на одиницю молодшого розряду;
нелінійність ?л ??максимальне відхилення вихідного коду від розрахункового значення у всьому діапазоні шкали;
абсолютна похибка ?А ??найбільше відхилення вихідного ко­ду від розрахункового в кінцевій точці шкали;
час перетворення tпр ? інтервал від моменту початку пере­тво­рення до появи на виході сталого коду; часто замість tпр швидкодія АЦП характеризується частотою перетворення;
діапазон і полярність вхідної напруги, число джерел живлен­ня, струм споживання, можливість спільної роботи з мікропро­це­со­рами.
У АЦП застосовуються такі методи перетворення:
послідовної лічби (з використанням ЦАП або з двотактним інтег­руванням);
порозрядного кодування (послідовного двійкового набли­жен­ня);
паралельної дії (зчитування);
паралельно-послідовні (комбіновані).

 

12.6. Основні параметри і характеристики аналого-цифрових перетворювачів

У АЦП використовують методи пороз­рядного кодування, послідовної лічби з двійковим інтегру­ванням і паралельного перетворення. Мікросхеми АЦП виконують за гіб­рид­ною і напівпровідниковою технологією. У останні роки випускають, в основному, напівпровідникові АЦП. Основні параметри і харак­тери­с­тики деяких напівпровідникових АЦП наведені в табл. 12.2.Деякі АЦП є функціонально закінченими, але більшість вима­гають додаткових зовнішніх елементів: операційних підсилювачів, дже­рел опорної напруги, генераторів тактових імпульсів, резис­торів і кон­денсаторів.
Таблиця 12.2

Тип мікросхеми Розряд­ність, n Макси­мальне відхи­лення, ?ЛД, % Час перетворення TП, мкс Техно­логія Примітка
КР572ПВ3 К1107ПВ1 М1107ПВ6 К1108ПВ2 8 6 10 12 ± 0,75 ± 0,5 ± 1,5 ± 1 7,5 0,1 0,06 0,9 КМОН Біполярна Біполярна Біполярна МК, СМ — ФЗ, СМ ФЗ

Примітка. У табл. 12.2: СМ – сумісність з мікро­про­цесорами; ФЗ –функціональна закінченість; МК – багато­канальність.
Мікросхеми АЦП звичайно мають діапазон змі­ни вхідної напруги 0 – 10 В, а деякі АЦП допускають викорис­тан­ня двопо-лярного вхідного сигналу. Розрядність АЦП становить 6 – 12, причому ряд АЦП допускають нарощування розрядності.
Швидкодія АЦП визначається, в основному, методом перетво­рення і елементною базою (ТТЛШ, ЕЗЛ, КМОН). Найбільшу швид­ко­­­дію мають АЦП паралельної дії на базі ЕЗЛ-елементів (tпр ? 20 нс). Перетворювачі за рівнями вихідних сигналів узгоджуються з ТТЛШ-, ЕЗЛ- і КМОН-мікросхемами. Більшість сучасних АЦП сумісні з мік­ро­процесорними пристроями. Вихідні ланцюги в таких АЦП мають три стійких стани (лог.0, лог.1 і Z).
Вихідним кодом АЦП найчастіше є двійковий. У АЦП з двій­ковим інтегруванням застосовується двійково-десятковий код для сполучення з індикаторами і вимірювальними приладами. Тут для представлення кожного десяткового знака використовуються чоти­ри двійкових розряди. Використовуються також обернений і додатко­вий коди.
Деякі АЦП – це ВІС аналого-цифрової системи зби­рання даних, що включає в свій склад, крім перетворювача, багато­канальний мультиплексор, оперативний запам’ятовуючий пристрій, схе­ми буферів і керування.
Основними напрямками вдосконалення АЦП є:
-підвищення швидкодії основних вузлів, особливо компараторів;
-використання АЦП комбінованої дії;
-підвищення точності перетворення, зокрема, збільшення роз­ряд­ності до 16 і більше;
-зниження споживаної потужності;
-досягнення зручності та гнучкості застосування, особливо узгод­ження з мікропроцесорними пристроями.

 

 

12.7. Загальна характеристика перетворювачів кодів

Перетворювачем коду називається функціональний вузол ком­п'ютера, призначений для перетворення двійкового коду з одні­єї фор­ми в іншу.
Для подання інформації використовують різноманітні двій­кові та двійково-десяткові коди: прямий, обернений, доповняльний і їхні мо­дифікації, циклічний з лишком три та інші. Існує велика кількість кодів, які забезпечують:
простоту виконання арифметико-логічних операцій;
зручність переведення чисел з десяткової системи в двійковий код;
надійність виконання заданих алгоритмів функціонування і ефективний контроль результатів обчислень;
зменшення апаратних витрат при побудові цифрових при­строїв.
Найбільш поширеними є прямий, обернений і доповняльний ко­ди, які забезпечують представлення знака числа і заміну операції від­німання додаванням (табл. 12.3). До перетворювачів коду відно­сяться шифратори і дешифратори, однак за традицією ці функціо­нальні вузли виділені в окремі самостійні класи.

Таблиця 12.3

  Коди для додатних чисел Коди для від’ємних чисел
десятковий пря­мий обер­нений допов­няльний десят­ковий прямий обер­нений допов­няльний  
  +0 0,000 0,000 0,000 –0 1,000 1,111 0,000
  +1 0,001 0,001 0,001 –1 1,001 1,110 1,111
  +2 0,010 0,010 0,010 –2 1,010 1,101 1,110
  +3 0,011 0,011 0,011 –3 1,011 1,100 1,101
  +4 0,100 0,100 0,100 –4 1,100 1,011 1,100
  +5 0,101 0,101 0,101 –5 1,101 1,010 1,011
  +6 0,110 0,110 0,110 –6 1,110 1,001 1,010
  +7 0,111 0,111 0,111 –7 1,111 1,000 1,001
                                 

Прямий, обернений і доповняльний коди використовуються для записування знака числа, заміни операції віднімання чисел додаванням їхніх кодів, а також для визначення переповнення роз­рядної сітки. Для представлення знака числа у них відводиться зна­ковий розряд, який роз­ташовується зліва від числа і відділяється комою. У знаковий розряд записується нуль – для позитивного числа і одиниця – для негативного.

12.8. Перетворювач прямого коду в обернений

У прямому двійковому коді ХПР = ХЗН Xn-1,…, X1 один розряд, звичайно старший, відображає знак числа, інші – значення цифро­вих розрядів; при цьому для додатного числа ХЗН = 0, а для від’єм­ного ХЗН = 1. Обернений код додатного двійкового числа збігається з пря­мим кодом, а для від’ємного числа цифрові розряди прямого коду інвертуються.
У процесі перетворення прямого коду в обернений значення зна­кового розряду ХЗН використовується як керуючий сигнал, що забез­печує отримання такого виразу

: , (12.3)
де Yi – значення i-го розряду оберненого коду; Xi – значення і-го розряду додатного вхідного числа (ХЗН = 0); – значення і-го розряду від’ємного вхідного числа (= 1).

 

 

 

Рис. 12.4. Схема перетворювача прямого коду в обернений

Схема п'ятирозрядного перетворювача пря­мого коду в обернений, побудована на елементах «виключальне ЧИ» відповідно до виразу (4.21), показана на рис. 12.4.

12.9. Перетворювач прямого коду в доповняльний

Доповняльний код додатного двійкового числа збігається з його прямим і оберненим кодами. Доповняльний код від’ємного двійкового числа утворюється з його оберненого коду до­даванням до мо­лодшого розряду одиниці. Таким чином, операція пе­ретворення пря­мого коду в доповняльний не є порозрядною і вико­нується значно складніше, ніж отримання оберненого коду.
Відповідність між прямим і доповняльним кодами на при­кла­ді чотирьох цифрових розрядів (беззнакових) наведена в табл. 12.4.

Знаковий розряд прямого коду використовується як керу­ю­чий сигнал: якщо ХЗН = 0, то вихідний код повторює значення вхідного; при ХЗН = 1 реалізується перетворення згідно з табл. 12.4.

Таблиця 12.4

Прямий код Доповняльний код Прямий код Доповняльний код
X4 X3 X2 X1 Y4 Y3 Y2 Y1 X4 X3 X2 X1 Y4 Y3 Y2 Y1

Карта Карно відповідно до табл. 12.4 для отримання мінімаль­них форм функцій перетворення прямого ко­ду в допов­няльний показана на рис. 12.5.

Рис. 12.5. Карта Карно для функцій перетворювача прямого коду в доповняльний: а – Y1; б – Y2; в – Y3; г – Y4

На основі карт Карно з врахуванням знакового розряду ХЗН пря­мого коду для функцій Y1, Y2, Y3, Y4, що представ­ляють виходи перетворювача, отримуємо: (12.4)
У загальному вигляді для Yi справедливе рівняння: (12.5)


Схема перетворювача прямого коду в доповняльний на осно­ві виразів (12.4) і (12.5) показана на рис. 12.6, а. Даний перетво­рювач характеризується високою швидкоді­єю. Час встановлення вихідного коду визначається трьома затрим­ками поши­рення сигналу, однак в міру зростання номера розряду лінійно зрос­тає й необхідне число входів використовуваних елемен­тів ЧИ.

Рис. 12.6. Схеми перетворювачів прямого коду в доповняльний

Другий варіант схеми перетворювача (рис. 12.6, б) викорис­товує тільки двовходові елементи ЧИ, при цьому диз'юнк­тивна сума змін­них утворюється послідовним способом. У такій реалізації схема пе­ретворювача спрощується, однак час встанов­лення вихідного коду істотно збільшується.
Практичне правило отримання доповняльного коду полягає в то­му, що праворуч від першої одиниці (враховуючи і саму одини­цю) в прямому коді числа значення розрядів – незмінні, а зліва від одиниці (крім знакового) – інвертуються. Наприклад, для прямого коду 10100100 доповняльним буде код 11011100.
Для перетворення в доповняльний код багаторозрядних двій­ко­вих чисел часто використовують переведення числа в обернений код і по­дальшого додавання одиниці до його молодшого розряду за до­по­могою суматора.

12.10. Перетворювач двійкових чисел у код Грея
Код Грея утворений послідовністю двійкових чисел, в яких два будь-яких сусідніх числа відрізняються тільки одним розрядом (табл. 12.5). Перше і останнє числа вважаються сусідніми. Код Грея, який називають циклічним, відноситься до незва­жених двій­кових кодів. Достоїнствами коду Грея є: зруч­ність кодування кутових переміщень; простота кодуючої логіки; скорочення часу пе­ретворення у зв'язку зі зміною значення тільки одного розряду; висо­ка ефективність захисту від збоїв.
Недоліками коду Грея є ускладнення при виконанні арифме­тичних операцій і цифро-аналогових перетворень. Тому при необ­хід­ності код Грея перетворюють у двійковий код.
Таблиця 12.5

X4 X3 X2 X1 I4 I3 I2 I1 X4 X3 X2 X1 I4 I3 I2 I1

За даними табл. 12.5 в клітинки карт Карно (рис. 12.7) внесе­но зна­чення розрядів I1, I2, I3, I4 коду Грея.
За допомогою карт Карно отримуємо такі вирази для розря­дів коду Грея:

(12.6)
Схема перетворювача прямого коду в код Грея на основі співвідношень (12.6) показана на рис. 12.8.

Рис. 12.7. Карта Карно для коду Грея: а – I1, б – I2, в – I3, г – I4
За аналогічною методикою, використовуючи табл. 12.5 і нові за­повнення карт Карно, отримуємо обернене перетворення коду Грея в прямий код:
(12.7)
Схема перетворення коду Грея в прямий код на основі співвід­ношень (12.7) показана на рис. 12.9.

Рис.12.8. Перетворювач прямого коду в код Грея Рис.12.9. Перетворювач коду Грея в прямий код

12.11. Перетворювач двійково-десяткових чисел в код семисегментного індикатора

Візуальне відображення двійково-десяткових чисел часто виконується за допомогою семисегментних індикаторів на основі електролюмінісцентних приладів, рідких кристалів або світлодіод­них мат­­­­­­­­­­­­­­­­­­риць. Кількість семисегментних індикаторів визначається роз­рядністю чисел, що відображаються на світловому табло – зви­чайно – шість і більше десяткових цифр.
Десятковий код відображуваної цифри, що виводиться з комп'ю­тера, поступає на вхід двійково-десяткового перетворювача, виходи якого а, b, с, …, g підключаються до відповідних сегментів індикатора (рис. 12.10, а).


Рис. 12.10. Підключення перетворювача до індикатора (а) і відоб­раження цифр (б)
Одиничне значення вихідного сигналу перетворювача ви­к­ликає світіння сегмента, підключеного до цього виходу. Комбіна­ції оди­ничних сигналів на виходах перетворювача утворять зобра­ження де­сяткової цифри в своєму розряді (рис. 12.10, б).
Відповідність між двійково-десятковим числом і необхідни­ми для відображення десяткової цифри наборами сегментів наве­дена в табл. 12.6.
Таблиця 12.6

X4 X3 X2 X1 a b c d e f g X4 X3 X2 X1 a b c d e f g

На основі даних табл. 12.6 і після їхньої мінімізації за допо­могою карт Карно отримуємо систему логічних рівнянь для видів перетворювачів кодів:






Схема перетворювача двійково-десяткового коду в керуючі сиг­нали семисегментного індикатора показана на рис. 12.11.

Рис. 12.11. Схема перетворювача коду «8421» в код семисег­мент­ного індикатора (для виходів а, b, с)

12.12. Двійково-десяткові перетворювачі
У комп'ютерах широко використовується двійково-десяткове ко­дування, в якому кожна десяткова цифра зображується чоти­ри­розрядним двійковим кодом, тобто тетрадою двійкових символів. Число різних двійково-десяткових кодів визначається числом можли­вих комбінацій по десять із 16 комбінацій, які допускаються тетрадою. Десяткові числа можуть представлятися в коді «з лишком 3», в коді з вагою «5421» або «2421» (код Айкена) та ін.
Найбільш по­ширеним є код прямого заміщення «8421», в якому кожна десяткова цифра 0, 1, …, 9 замінюється її двійковим еквівалентом 0000, 0001, …, 1001. Такий код називають також зваженим Д-кодом. Наприклад, число 72910 у двійково-десятковому коді записується у вигляді трьох тетрад: 0111001010012-10.
Для Д-кодів розроблені машинні алгоритми операцій дода­вання, віднімання, множення, ділення та інші. Операції над десяткови­ми чис­лами (десяткова арифметика) входять до складу команд ком­п'ютерів різних класів.
Особливістю Д-кодів є наявність десяти дозво­ле­них і шести заборонених комбінацій двійкових символів в тетра­ді. Поява забороненої комбінації при виконанні операцій над чис­лами свідчить про виникнення помилки або ж про необхідність ко­рекції результату.
У розрядній сітці машини двійково-десяткові коди представ­ляю­ться у формі з плаваючою або фіксованою крапкою. При цьому від’ємні числа відображаються в прямому, оберненому або допов­няльному кодах. Для Д-кодів не виконується умова отримання обер­­неного коду інвертуванням розрядів тетради.
Застосування Д-кодів у комп'ютерах не вимагає виконання різ­ного роду перетворень: двійково-десяткових чисел у двійкові та нав­паки. Наприклад, за допомогою шифратора забезпечується порівняно простий спосіб введення в машину десяткових цифр двійково-десят­ковим кодом.
Значення однієї тетради Д-коду, до­пов­нення тетради до дев'яти «9-Д» (обернений код) і до десяти «10-Д» (доповняльний код), а також коди з «лишком 3» і з вагою «5421» наведені в табл. 12.7
Систему мінімальних логічних виразів оберненого двійково-де­сяткового коду отримуємо за допомогою карт Карно (рис. 12.12), в які вносяться значення розрядів Y1–Y4 за даними табл. 12.7.
Таблиця 12.7

Код Д Код «9-Д» Код «10-Д» Код «Д+3» Код «5421»
  X4 X3 X2 X1 Y4 Y3 Y2 Y1 F4 F3 F2 F1 Z4 Z3 Z2 Z1 E4 E3 E2 E1  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
                                                   

 

На основі карт Карно отримуємо систему рівнянь для розря­дів Y1 – Y4 оберненого Д-коду:
(12.8)

Рис. 12.12. Карти Карно для отримання оберненого Д-коду; зна­ком «х» помічені невизначені набори: a – Y1, б – Y2, в – Y3, г – Y4
Із виразів (12.7) випливає, що значення другого розряду тетради прямого і оберненого Д-кодів збігаються. Схема перетворю­вача прямого Д-коду в обернений на основі співвідношень (12.8) показана на рис. 12.13, а.
Можливий і інший спосіб побудови перетворювача Д-коду в обернений: спочатку інвертуються цифри всіх тетрад (виходить код з лишком шість) і потім відбувається віднімання з кожної тет­ради числа мінус 0110, що еквівалентне додаванню в допов­няль­ному коді плюс 1010 (без урахування перенесень між тетрадами). Наприклад, А = –148, прямий Д-код = 1 0001 0100 1000; після інвертування маємо: АПР=1 1110 1011 0111; після додавання плюс 1010 одержуємо значення оберненого Д-коду: АОБ = 1 1000 0101 0001.

Рис. 12.13. Схеми перетворювачів Д-коду в обернений: а – на основі логічних рівнянь; б – з використанням елемента “виключальне ЧИ”

Схема перетворювача на основі інвертування і корекції тет­рад показана на рис. 12.13, б. В даній схемі інвертування значень розрядів тетрад здійснюється логічними елементами «виключальне ЧИ», а ко­рекція реалізується типовою мікросхемою чотири­розрядного комбінаційного суматора. Доповняльний Д-код тетради виходить з оберненого додаванням одиниці до молодшого розряду.


Читайте також:

  1. Перетворювачі.Індукційні вимірювальні перетворювачі
  2. Тема. Взаємоіндуктивні вимірювальні перетворювачі.Ємнісні вимірювальні перетворювачі




Переглядів: 3627

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Суматори. Арифметико-логічні пристрої | Мікропроцесори. Великі інтегральні схеми з програмовними структурами.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.008 сек.