Číslicové obvody

Kombinační obvody

Všechny logické funkce dvou proměnných.
3 2 1 0
vstup A 20 =1 1 0 1 0
vstup B 21 =2 1 1 0 0
23 =8 22 =4 21 =2 20 =1 Y = f(A,B)
Y = 0 0 0 0 0 0 konstanta 0
Y = !(A + B) 1 0 0 0 1 NOR, Pierceho operace, ¬∨
Y = A . !B 2 0 0 1 0 bin na 1 ze 4
Y = !B 3 0 0 1 1 negace ¬
Y = !A . B 4 0 1 0 0 bin na 1 ze 4
Y = !A 5 0 1 0 1 negace ¬
Y = A . !B + !A . B = A (+) B 6 0 1 1 0 exclusive or, XOR, neekvivalence, nonekvivalence, antivalence, =1, ⨁, součet modulo 2, aritmetický součet, poloviční sčítačka, sudá parita ze dvou, řízený invertor, detektor neshody, v pozitivní logice v 7486, nemonotónní
Y = !(A . B) 7 0 1 1 1 NAND, Shefferova operace, ¬∧
Y = A . B 8 1 0 0 0 A, AND, konjunkce, ∧, jedničkové hradlo, platí všechny současně
Y = A . B + !A . !B = !(A (+) B) 9 1 0 0 1 NOXOR, ekvivalence, =, lichá parita ze dvou, řízený invertor, detektor shody, nemonotónní
Y = A 10 1 0 1 0 negace negace ¬¬
Y = A + !B 11 1 0 1 1 bin na 1 ze 4
Y = B 12 1 1 0 0 negace negace ¬¬
Y = !A + B 13 1 1 0 1 bin na 1 ze 4
Y = A + B 14 1 1 1 0 NEBO, OR, disjunkce, ∨, nulové hradlo, platí alespoň jeden
Y = 1 15 1 1 1 1 konstanta 1

Negace výstupů: řádky 0 až 7 jsou negací k řádkům 15 až 8. Dvojice jsou: 0 a 15, 1 a 14, 2 a 13, 3 a 12, 4 a 11, 5 a 10, 6 a 9, 7 a 8. Širší, stručný přehled také na Logika.

Způsoby kódování dat do média (nejen magnetického záznamu)

U formátů NRZ zaujímá přenášený impuls celou dobu trvání datového bitu (bitcelltime). U formátů RZ zaujímá přenášený impuls jen část (polovinu) doby trvání bitu. Polarita impulzů kódu může být unipolární nebo bipolární. Viz též [1] na stránkách 162 až 165.

Kódování NRZ.
Kódování NRZ.

NRZ = Non Return To Zero.

Jedna logická hodnota je zobrazena magnetizací média jedním směrem, druhá logická hodnota magnetizací opačným směrem.

Obyčejný číslicový signál. Aplikováno u V.24/V.28, RS232. Kódování není autosynchronizující = nelze přímo z dat odvodit bitovou synchronizaci a jsou potřeba start-stop bity (asynchronní přenos) nebo hodiny dat (synchronní přenos).

Kódování NRZI.
Kódování NRZI.

NRZI = Non Return To Zero Inverted.

Jedna logická hodnota (zde logická 1) je zobrazena změnou směru magnetizace média (pro zjednodušení uprostřed bitcelltime).

Použito na půlpalcových páskách sálových počítačů IBM (JSEP) při hustotě záznamu 800 bpi (nine tracks, odd parity = devítistopá s lichou paritou, aby alespoň v jedné stopě (track) byla jednička, tedy magn. reverzace k odvození synchronizace). Média s jediným kanálem řeší problém dlouhých intervalů bez modulačních symbolů: bit stuffing, SDLC, HDLC, RLL.

Kódování PM, Manchester.
Kódování PM.

PM = Phase Modulation, PE = Phase Encoding.

Jedna logická hodnota je zobrazena změnou magnetizace média směrem z . do .., druhá logická hodnota je zobrazena změnou magnetizace opačným směrem.

Formát Manchester má schopnost autosynchronizace, umožňuje na čtecí (přijímací) straně z čteného signálu odvodit bitovou synchronizaci. Neobsahuje stejnosměrnou složku. Aplikováno u Ethernet, PR. Použito na půlpalcových páskách sálových počítačů IBM (JSEP) při hustotě záznamu 1600 bpi.

Kódování FM, Potter.
Kódování FM,
POTTER.

FM = Frequency Modulation.

Logická jednička je zobrazena změnou magnetizace média uprostřed bitcelltime, na hranicích bitcelltime je změna magnetizace vždy (hodiny, clock).

Použito u IBM diskette, Floppy disk. Formát záznamu IBM3740 (FM), IBM34 (MFM). Modulace dat při záznamu na magnetická média.

Přizpůsobovací a ochranné členy k ošetření elektricky dlouhých spojů s Z0 = 100 Ω v obvodech TTL-N a TTL-S

Elektricky dlouhá vedení jsou ta, kterými signál prochází dobu delší, než je doba trvání jeho hrany. U obvodů TTL je elektricky dlouhé vedení s délkou > 30 cm. Obyčejný izolovaný vodič: rychlost šíření elektrického signálu je v = 22 cm/ns = 4,5 ns/m, cca 73% rychlosti světla (0,73 × v).
Kategorie vstupu přijímače:

  1. čítačový - monotónní a dostatečně strmý průběh v oblasti rozhodovací úrovně;
  2. synchronní - dostatečně rychlý přechod mezi logickými úrovněmi;
  3. kombinační - časový průběh mezi logickými úrovněmi není důležitý.
D1 úplné přizpůsobení

Zapojeno na konec vedení, rezistorový dělič R1 = 180 Ω ±5%, R2 = 220 Ω ±5%; || 99 Ω, 2,75 V, 12,5 mA, 62,5 mW; přizpůsobovací minimodul TESLA WRS401; vedení signálu se musí budit výkonovým členem.

D2 částečné přizpůsobení

Zapojeno na konec vedení. Rezistorový dělič R3 = 390 Ω ±5%, R4 = 470 Ω ±5%; || 213 Ω, 2,73 V, 5,8 mA, 29 mW; přizpůsobovací minimodul TESLA WRS402.

SR sériový rezistor

Zapojen na začátek vedení. Sériový rezistor R5 = 47 Ω ±5%; zlepšuje přizpůsobení vedení při přechodu H → L, ale zmenšuje výstupní větvení na přijímací straně vedení. Ošetření výstupů vedených na konektor (tester FDD).

OD omezovací dioda

Omezovací dioda TESLA KAY13 připojená mezi konec vedení a katodou na zdroj Up = +3,2 V; omezuje kladný překmit (průraz vstupu i.o. napětím > 5,5 V) při přechodu L → H. Nezvětšuje se příkon zařízení.

Další přizpůsobovací minimoduly z výroby TESLA: WRS403 2× 2,5 kΩ ; WRS400 1× 100 Ω. Vedení na vstupech jednoho vícevstupového logického členu. Kromě přizpůsobení vedení signálů, je třeba dbát na řádné vf blokování rozvodu stejnosměrného napájení na deskách, zvláště při použití výkonových logických členů (s kapacitní zátěží), viz [4] strana 298 až 303; viz tamtéž citováno „Proto se doporučuje pasívní vodič vedení uzemnit na obou stranách co nejkratším spojem na přívod země logického členu nebo ho ještě spojit přes keramický kondenzátor na přívod napájecího napětí.“ Optimální charakteristická impedance vedení pro TTL/STTL je 90 Ω.

Literatura

[1] Kniha Moderní radioelektronika, Václav Žalud, BEN - technická literatura, Praha 2000.
[2] Kniha Paměti číslicových počítačů, ing. V. Chlouba CSc., ing. V. Zbořil, SNTL 1967.
[3] Materiál k přednáškám Kódy pro záznam dat; Karel Dudáček .
[4] Kniha Kurs navrhování číslicových obvodů , Ing. Marcel Jiřina, CSc., Ing. Eduard Kottek, Ing. Vladimír Krátký, CSc. , SNTL - nakladatelství technické literatury, Praha 1988.
[5] 5.3 Spoje a přenos signálů - Digitální obvody a mikroprocesory