اندازه گیری الکتریکی

موضوع : اندازه گیری الکتریکی

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی پرینت می باشد

كنتورهاي همگام و همزمان
ساختن كنتور ناهمگام يا ضربه اي (ripple) ، بسيار ساده است، اما به خاطر  كار بسيار بالا، محدوديتي در اين مورد وجود دارد. اين نقطه ضعف، در كنتورهاي همگام با راه اندازي مدار دو ضربه اي هماهنگ با ساعت برطرف شده است. لذا دراين كنتور زمان قرار دادن مدار، برابر است با زمان تأخير انتشار يك مدار دو ضربه اي يك طرفه زمانيكه اين كنتور هر مدار دو ضربه اي، همزمان و هماهنگ با ساعت قرار داده شود آن كنتور همگام يا همزمان ناميده مي شود.
نمودار مدار كنتور همگام 3 ضربه اي در شكل نشان داده مي شود. در اين كنتور دو دريچة AND با سه مدار دو ضربه اي T مورد استفاده قرار مي گيرد. كلية مدارهاي دو ضربه اي، توسط سيگنال ساعت C به قرار داده مي شود. پايانه ورودي T مداد دو ضربه اي A ، با سيگنال سطح بالا تكلميل مي شود، لذا مدار دو ضربه اي A به انتهاي هر ضربه (پالس) متصل مي شود. ورودي T مدار دو ضربه اي A بالاست و تنها در اين مدت، مدار دو ضربه اين B متصل مي شود. مدار دو ضربه اي C به با دريچه AZ  AND تأمين مي شود. دريچه AZ  AND تنها در زمانيكه خروجي هاي مدار دو ضربه اي B  و دريچه A  AND بالا باشند، روشن مي شود و تنها در طول اين مدت مدار دو ضربه اي C متصل مي گردد.

شكل : نمودار مدار كنتور همگام 3 ضربه اي
در ابتدا كليه مدارهاي دو ضربه اي، در صفر تنظيم مي شوند، بنابراين خروجي ها عبارتند از: QC  Q¬B  QA  = 000 اما تنها در پايان اولين ضربه اي ادواري مدار دو ضربه اي A متصل مي شود وخروجي QA از 0 منطقي با 1 منطقي تغيير مي‌كند و همچنين دريچه AI  AND را نيز روشن مي‌كند. اين امر هيچ تغييري در وضعيت خروجي مدار دو ضربه اي B و مدار دو ضربه اي C ايجاد نمي كند، زيرا ترمينال هاي ورودي T مدارها دو ضربه اي C,B قبل از رسيدن اولين ضربه اي ادواري در logic 0 منطقي بودند. بنابر اين QC  Q¬B  QA  ، 001 مي شود، البته پايان اولين ضربه ادواري ترمينال هاي ورودي T مدارهاي دو ضربه اي B,A در ligic 1 هستند. البته قبل از رسيدن دومين ضربة ادواري بنابراين آنها فقط در پايان دومين ضربه ادواري متصل مي شوند. لذا دريچه A1 AND خاموش مي شود و دريچه AZ خاموش ميماند. بنابراين در انتهاي دومين دومين ضربه ادواري، خروجي QC  Q¬B  QA 010 مي شود. تنها در پايان سومين ضربة ادواري، مدار و ضربه اي A متصل مي شود و خروجي آن به logic 1 تغيير مي يابد. آن، دريچه A1 AND را روشن مي‌كند و همچنين AZ AND نيز روشن مي شود زيرا حالا ورودي دريچة AZ AND بالا هستند. لذا فقط در پايان ضربة سوم خروجي=011 QC  Q¬B  QA  تنها در پايان چهارمين ضربة ادواري،‌ وروديهاي T كلية مدارهاي دو ضربه اي بالاست بنابراين كليه مدارهاي دو ضربه اي، متصل هستند و خروجي QC  Q¬B  QA  از 011 به 100 تغيير مي‌كند و همچنين هر دو دريچة A2 , A1 AND را خاموش مي‌كند. تنها در پايان پنجمين ضربة ادواري، مدار دو ضربه اي A متصل مي شود و خروجي QC  Q¬B  QA ، 101 مي شود. اين پروسه با هر ضربه ادواري جديد،‌ طبق جدول ادامه مي يابد. درست در پايان ضربة هفتم، خروجي هر مدار دو ضربه اي در logic 1 است و درست در پايان ضربة هشتم كليه مدارهاي دو ضربه اي مجدداً تنظيم مي  شوند و خروجي QC  Q¬B  QA ، 000 مي شود اين چرخه مجدداً تكرار مي گردد.
نكته شايان ذكر در اين مدار اين است ه درست در پايان هشتمين ضربة ادواري، كلية مدارهاي دو ضربه اي در يك زمان تنظيم مجدد مي شوند و لذا نصب كنتور برابر است با زمان تأخير انتشار هر مدار دو ضربه اي. اين امر نشان مي‌دهد كه كنتور همگام مي تواند با سيگنال ادواري فركانس بالاتر عمل كند و راه اندازي شود.
برخي تفاوتهاي جزئي در زمان تأخير انتشار مدارهاي دو ضربه اي و تأخير ايجاد شده توسط دريچه هاي AND مورد استفاده در مدار ممكن است،‌موجب انحراف از همگامي شود، اما اين انحراف آنقدر اندك و جزئي است كه مي توان آنرا ناديده گرفت. در اين كنتور، دريچه هاي AND بر خلاف كنتور ناهمگام مورد استفاده قرار مي گيرند، لذا مي توان گفت كه افزايش سرعت با افزايش هزينة سخت افزار حاصل مي گردد.
 در كنترهاي ناهمگام، در زمان رمز گشايي دريچه ها، از آنها استفاده مي‌شود، به تأخير زماني بين سيگنال ادواري و خروجي، سيگنال هاي    QAبين خروجي QA و خروجي QB و بين خروجي QB و خروجي QC ممكن است در خروجي رمز گشايي دريچه هاي نقايص جزئي را ايجاد سازد، اين نقايص و عيوب جزئي، در خروجي رمز گشايي دريچه ها و تنها به مدت چند نانو ثانيه مي شوند و حتي نمي توانند روي اسيلوسكوپ ديده شوند. زمانيكه كنتور تنها براي شمارش ضربات مورد استفاده قرار مي گيرد، اين نقايص جزئي هيچ مسئله و مشكلي ايجاد نمي كنند، اما زمانيكه رمز گشايي دريچه ها براي حركت دادن مدارهاي منطقي ديگر به كار رود اين نقايص ممكن است بواسطه واكنش سريع دستگاه هاي TTL مورد استفاده در مدارهاي منطقي، نتايج نادرستي را ايجاد سازند.
اين مسئله نقايص جزئي در كنتور همگام بر طرف شده اند، زيرا در اين كنتور كلية مدارهاي دو ضربه اي دريك زمان و هماهنگ با ساعت نصب مي شوند و لذا هيچ تأخير زماني بين سيگنال هاي خروجي QC  Q¬B  QA  وجود ندارد.
 
كنتورها يا شمارنده هاي حلقه اي
در اين كنتور، همانطور كه از نامشان پيداست، خروجي Q مدار دو ضربه اي و ورودي D مدار دو ضربه اي رديفي، به طريقي متصل مي شود كه به شكل يك حلقه به نظر مي رسد. نمودار مداري يك كنتور حلقه اي در شكل نشان داده مي شود. براي آغاز به كنتور حلقه اي، سيگنال Reset براي كنتور به كار مي رود كه مدار دو ضربه اي A را از پيش تنظيم مي‌كند و مدارهاي دو ضربه اي ديگر مجدداً تنظيم مي‌كند. حالا خروجي مدار دو ضربه اي براي QA بالاست و خروجي هاي ديگر، پائين هستند، لذا خروجي 0001 = QC  Q¬B  QA QD   حالا قبل از رسيدن ضربة ادواري اول تنها ورودي مدار دو ضربه اي B ، يعني DB بالاست و كلية وروديهاي ديگر، پائين هستند. در طول انتقال اولين ضربة ادواري، كلية سيگنالهاي ورودي مدارهاي دو ضربه اي به خروجي هايشان منتقل مي شوند، لذا خروجي QC  Q¬B  QA QD ، 0010 مي شود، طول انتقال دومين ضربة ادواري، مجدداً كليه سيگنالهاي ورودي مدارهاي دو ضربه اي به خروجي هايشان منتقل مي شوند، لذا خروجي QC  Q¬B  QA  QD ،0100 مي شود، اين امر در مورد ضربة ادواري بعدي ادامه مي يابد و سيگنال ضربة بالا،‌ از اولين مدار دو ضربه اي به آخرين مدار دو ضربه اي و از آخرين مدار دو ضربه اي به اولين مدار دو ضربه اي و مجدداً به آخرين مدار دو ضربه اي حركت مي‌كند.
(طبق Truth  Table در مورد كنترل حلقه اي).
هر چند كه اين وسيله، كنتور ناميده مي شود، اما براي شمارش در مدارهاي ديجيتالي به كار نمي رود. اين دستگاه براي توليد توان زمان بندي مربوط به كنترل عمليات منطقي ترتيبي همگام به كار مي رود.


فهرست مطالب

عنوان تحقيق    0

اندازه گيري الكتريكي    0

كنتورهاي همگام و همزمان    1

كنتورها يا شمارنده هاي حلقه اي    5

مدارهاي يكپاچه ديجيتال    7

گروه هاي دو قطبي:    8

2- گروه هاي MOS  (نيمه رساناي اكسيد نفر)    9

منطق اشباع شده و اشباع نشده:    9

ويژگيهاي مدار انتگرة ديجيتالي    10

1-سرعت عملياتي :    10

2-ظرفيت ورودي    10

3-ظرفيت خروجي    10

4-شرايط و نيازهاي نيرو و قدرت :    11

5-مصونيت در برابر پارازيت    11

6-گسترة دماي عملياتي    12

مدارهاي RTL    12

مدارهاي DTL    13

مدارهاي TTL    15

ويژگيهاي سري TTL استاندارد    17

1-گستردة ولتاژ بالا:    17

2-گسترة دما    17

3- (مصرف) اتلاف نيرو :    17

4-زمان تأخير انتشار:    18

5-تعداد دستگاه    18

سري ديگر TTL    19

مقايسه سري هاي TTL    21

مدارهاي CMOS    21

ويژگيهاي سري CMOS    27