Digitális áramkörök alkalmazástechnikája

(1)

Digitális áramkörök alkalmazástechnikája

Dr. Zachár, András

(2)

Digitális áramkörök alkalmazástechnikája

Dr. Zachár, András Publication date 2013

Kivonat

Ez egy moodle kurzus amely a digitális áramkörök elméleti alapjai videóvezérelt tananyagot tartalmazza.

Minden jog fenntartva.

(3)

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

(4)

Digitális áramkörök alkalmazástechnikája

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

(5)

Digitális áramkörök alkalmazástechnikája

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

(6)

(7)

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

(8)

1. A digitális áramkörök elméleti alapjai

Figyelem

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

A logikai függvények algebrai alakjai A logikai függvények algebrai alakjai

Figyelem

A logikai függvények algebrai alakjai Letölthető jegyzet a fejezethez

3. 1.3. A logikai függvények egyszerűsítése

A logikai függvények egyszerűsítése

Figyelem

A logikai függvények egyszerűsítése A logikai függvények egyszerűsítése

Figyelem

A logikai függvények egyszerűsítése Letölthető jegyzet a fejezethez

4. 1.4. Az alapfüggvényeken túli függvények

(9)

1. A digitális áramkörök elméleti alapjai

5. A digitális áramkörök elméleti alapjai - Tananyag PDF-dokumentum

(10)

2. fejezet - 2. A KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK

1. 2.1. A kombinációs hálózatok

A kombinációs hálózatok

Figyelem

A kombinációs hálózatok A kombinációs hálózatok

Figyelem

A kombinációs hálózatok Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 2.2. A kombinációs hálózatok szintézise

3. 2.3.Az illesztő áramkörök

4. 2.4. A logikai kapuáramkörök

5. 2.5. A dekódoló áramkörök

6. 2.6. A kódoló áramkörök

7. 2.7. A kódátalakító áramkörök

8. 2.8. A multiplexer

(11)

2. A KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK

9. 2.9. A demultiplexer

10. 2.10. Adatátvitel időmultiplex segítségével

11. 2.11. Az analóg mulitiplexer / demultiplexer

12. 2.12. A majoritás logika és a küszöb logika

13. A kombinációs hálózatok - Tananyag PDF- dokumentum

(12)

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

Az elemi tároló áramkörök Letölthető jegyzet a fejezethez Az elemi tároló áramkörök

Figyelem

Az elemi tároló áramkörök Letölthető jegyzet a fejezethez Az elemi tároló áramkörök

Figyelem

Az elemi tároló áramkörök Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

(13)

3. A szinkron szekvenciális hálózatok

2. 3.2. Az alapfogalmak: Állapotok, átmenetek, bementek és kimenetek

3. 3.3.A szekvenciális hálózatok modelljei

A szekvenciális hálózatok modelljei

Figyelem

A szekvenciális hálózatok modelljei Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

4. 3.4. A szekvenciális hálózatok analízise

5. 3.5. A szekvenciális hálózatok szintézise

6. 3.6. A hagyományos szekvenciális funkcionális egységek

7. 3.7. Az aszinkron szekvenciális hálózatok

8. A szinkron szekvenciális hálózatok - Tananyag PDF-dokumentum

(14)

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

A bináris összeadást megvalósító áramkörök A bináris kivonást megvalósító áramkörök

Figyelem

A bináris kivonást megvalósító áramkörök Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 4.2.A bináris szorzást megvalósító áramkörök

A bináris szorzást megvalósító áramkörök

Figyelem

A bináris szorzást megvalósító áramkörök Letölthető jegyzet a fejezethez

3. 4.3. A digitális komparátorok

A digitális komparátorok

Figyelem

A digitális komparátorok Letölthető jegyzet a fejezethez

4. 4.4. Az aritmetikai logikai egység (ALU)

(15)

4. Az aritmetikai egységek

5. 4.5. A párosságot ellenőrző áramkörök

6. 4.6. A bonyolultabb aritmetikai műveletek megvalósítása

7. Az aritmetikai egységek - Tananyag PDF- dokumentum

(16)

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

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

A digitális adatok mágneses tárolása Letölthető jegyzet a fejezethez

3. 5.3. Az optikai tárolás

4. A ditiális adattárak (memóriák) - Tananyag PDF- dokumentum

(17)

6. fejezet - 6. A szoftveres programozású VLSI áramkö

1. 6.1. A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése

A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése

Figyelem

A szoftveres adatfeldolgozó egység általános felépítése Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 6.2.A szoftveres adatfeldolgozó egység működése

A szoftveres adatfeldolgozó egység működése

Figyelem

A szoftveres adatfeldolgozó egység működése Letölthető jegyzet a fejezethez

3. 6.3. A mikroprocesszor családok

A mikroprocesszor családok

Figyelem

A mikroprocesszor családok

4. 6.4. A mikrovezérlők

5. 6.5. A digitális szignál processzorok

6. 6.6. Alkalmazási megoldások

(18)

6. A szoftveres programozású VLSI áramkö

7. A szoftveres programozású VLSI áramkör - Tananyag PDF-dokumentum

(19)

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

A kezdetek: egyszerű PLD-k

Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 7.2. Összetett PLD-k

3. 7.3. PLD-n alapuló digitális tervezés

4. 7.4. Alkalmazási meggondolások

5. A hardveres programozású VLSI áramkörök (PLD) - Tananyag PDF-dokumentum

(20)

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

Az ASIC típusai

2. 8.2. Az ASIC tervezésének és gyártásának menete

3. 8.3. Az ASIC tesztelése

4. A szoftveres programozású VLSI áramkörök - Tananyag PDF-dokumentum

(21)

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

A katódcsöves kijelzők Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 9.2. A PDP

3. 9.3. LED kijelzők

4. 9.4. LCD kijelzők

5. 9.5. Az érintőképernyős kijelzők

6. A digitális kijelzők - Tananyag PDF-dokumentum

(22)

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

Az analóg jelfeldolgozás elemei Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 10.2. Az analóg komparátorok

3. 10.3. A digitális-analóg átalakítók

4. 10.4. Az analóg-digitális átalakítók

5. Analóg jelek illesztése a digitális eszközökhöz - Tananyag PDF-dokumentum

(23)

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

Az analóg jelfeldolgozás elemei Letölthető jegyzet a fejezethez Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 11.2. A feszültséglogika

A feszültséglogika

Figyelem

A feszültséglogika

3. 11.3. Az időbeni viselkedés leírása

Az időbeni viselkedés leírása

Figyelem

Az időbeni viselkedés leírása Letölthető jegyzet a fejezethez

4. 11.4. A logikai hazárdjelenségek

(24)

11. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos

kérdések

5. 11.5. A digitális áramkörök táplálása

6. 11.6. Időzítés órajellel

7. 11.7. A digitális áramkörök gyártástechnológiája

8. A digitális rendszerek fizikai megvalósításával kapcsolatos kérdések - Tananyag PDF-dokumentum

(25)

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

A párhuzamos és soros adatátvitel jellemzői Letölthető jegyzet a fejezethez

2. 12.2. A távolsági soros átviteli szabványok

3. 12.3. dA rövid távú soros kommunikáció szabványai

4. 12.4. A jelek nagy távolságra történő átvitelének elemei

5. A párhuzamos és a soros adatátvitel - Tananyag PDF-dokumentum

(26)

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

A hálózati rétegek

2. 13.2. Az átviteli médium

3. 13.3. A csatorna kódolás

4. 13.4. Az átviteli hibák érzékelése és javítása

5. 13.5. Az átviteli topológiák

6. 13.6. A hálózati protokollok

7. A kommunikációs hálózatok - Tananyag PDF- dokumentum

(27)

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

2. 14.2. A nyomtatott áramkörök a digitális technikában

3. 14.3.A próbapanelok, forrasztás nélküli szerelések

4. 14.4. A kivizsgálást megkönnyítő tervezés

5. 14.5. A peremfigyelés (boundary scan)

6. 14.6. A kivizsgálást segítő műszerek

7. 14.7. A kivizsgálást segítő szoftverek

8. 14.8. Tervezői szoftverek és szimulátorok

9. A digitális hálózatok megépítése és kivizsgálása - Tananyag PDF-dokumentum

(28)

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

2. 15.2. Az átviteli vonalak lezárása

3. 15.3. Az áthallás

4. 15.4. Az elektromágneses interferencia

5. 15.5. A sugározott és a vezetett zavarok

6. 15.6. Az elektrosztatikus kisülések

7. A jel-integritás biztosítása - Tananyag PDF- dokumentum

(29)

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

2. 16.2. A digitális tv és videó

3. 16.3. Audió alkalmazások

4. 16.4. A telefonhálózat és a mobiltelefon

5. 16.5. Játék automaták

6. 16.6. Gépkocsi elektronika

7. 16.7. Személyi számítógépek

8. 16.8. Számítógép perifériák

9. 16.9. Elektronikus könyvek

(30)

16. A ditigális áramkörök alkalmazási területei

10. 16.10. Közlekedés- irányítás

11. 16.11. Digitális elektronika a lakásban

12. A ditigális áramkörök alkalmazási területei - Tananyag PDF-dokumentum

(31)