analogie, digitālie signāli. loģiskie elementi
TRANSCRIPT
Analogie un digitālie signāli.
Pusvadītāju ierīces. Loģiskie elementi.
P. Puķītis. Fizika 12. klasei: 136.-152. lpp.
Sasniedzamie rezultāti
• Izskaidro informācijas pārveidi no analogās uz digitālo formu un otrādi.
• Apraksta pusvadītājierīču – tranzistors, diode, termistors, fotodiode, fotoelements – darbības principus.
• Izskaidro loģisko elementu – UN, VAI, NE – darbības principus.
• Modelē vienkāršākos loģisko elementu slēgumus.
Informācijas pārraide
• Informācijas pārraides un uztveres shēma:
• Ieejas pārveidotājs dažādus lielumus (skaņa, gaisma, ultraskaņa u.c.) pārvērš elektriskos signālos
Informācijas pārraide
• Informācijas pārraides un uztveres shēma:
• Modulators signālu pārnes uz pastiprinātāju• Raidītājs raida, uztvērējs uztver EMV
Informācijas pārraide
• Informācijas pārraides un uztveres shēma:
• Uztvērējs signālus pastiprina• Demodulators atdala pārraidāmo informāciju
Informācijas pārraide
• Informācijas pārraides un uztveres shēma:
• Izejas pārveidotājs signālu pārvērš uztveramā formā• Modems - ierīce, kas ļauj datoram raidīt un saņemt EMV
(modulācija un demodulācija)
Analogais signāls• Runājot mikrofonā, skaņa rada spiedienu uz tā
membrānu• Mainīgo spiedienu pārvērš tādas pašas formas
spriegumā
Analogais signāls• Analogo signālu uztveršanu traucē “trokšņi”
http://www.instructables.com/id/How-To-Save-Analog-TV/
Ciparu (digitālais) signāls
• Signāls sastāv no impulsu plūsmas, kuru izkārto mikroshēma ACP (analogais ciparu pārveidotājs)
http://physics125.weebly.com/analogais-un-digit257lais-sign257ls.html
Analogā signāla pārveidošana ciparu signālā
Laiks t, ms 0 0,5 1,0 1,5 2
U, mV (decimālā sistēma)
U, mV (binārā sistēma)
0
000
4
100
7
111
5
101
6
110
Ciparu signāla priekšrocības• Iespēja veikt apjomīgus ierakstus datu nesējā (CD,
DVD)• Neiespaido elektriskais troksnis (troksnis nevar
loģisko “0” pārvērst par “1” vai otrādi• Viegli pārveidot atpakaļ analogā signālā ar CAP (ciparu analogo pārveidotāju).
https://university.ti.com/faculty
Pusvadītāju diodes
• Uzbūves pamatā kristāls ar p-n pāreju un izvadiem no p (anods) un n (katods)
• Izmantošana: taisngrieži (maiņstrāvas taisngriešanai)
https://lv.wikipedia.org/wiki/Diode
Citas pusvadītāju ierīces• Gaismas diodes – elektrisko enerģiju pārvērš
gaismas enerģijā• Tranzistori – elektrisko signālu pastiprināšana,
elektronisks slēdzis• Termorezistori – temperatūras sensori,
termoregulatori, termometri u.c.
http://www.building.lv/2-zinas/109533-led-gaismu-izstarojosa-diode-uzbuve-un-darbibas-principi
https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor https://electronica-electronics.com/info/PTC-Termistor.html
Citas pusvadītāju ierīces• Fotorezistori – gaismas sensori• Fotodiodes – infrasarkano staru sensori,
dūmu detektori, luksmetru sensori• Fotoelementi pārveido gaismas enerģiju
elektriskajā enerģijā (enerģijas avoti kalkulatoriem u.c., apgaismojuma sensori)
http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-733922405-2x-resistor-fotossensivel-gl5528-fotoresistor-ldr-_JM
https://www.hamamatsu.com/us/en/product/category/3100/4001/4103/S2386-45K/index.html
http://6.allegroimg.com/s400/01d09a/2c65420a4052bb0160198647ff66
Loģiskie elementi
• Loģisko elementu mikroshēmas izpilda loģiskās funkcijas:– “un” – “vai”– “nē”– “un-nē”– “vai-nē”
Loģiskā funkcija “un”
• Piemērs: automātiskā veļasmašīna ieslēdzas, ja vienlaikus pieslēgts spriegums un pienāk ūdens
X1spriegums
X2ūdens
Y Mašīnas darbība
Nav spriegums 0, nav ūdens 0 0Ir spriegums 1, nav ūdens 0 0Nav spriegums 0, ir ūdens 1 0Ir spriegums 1, ir ūdens 1 1
Loģiskā funkcija “un”
• Realizē ar virknē saslēgtiem slēdžiem:
Loģiskā funkcija “vai”• Piemērs: laboratorijā var nokļūt caur trim durvīm.
Atverot jebkuras no tām, atskan signāls
Pirmās durvisX1
Otrās durvisX2
Trešās durvisX3 Zvana signāls
0 0 0 01 0 0 10 1 0 10 0 1 1
1 1 0 1
1 0 1 10 1 1 11 1 1 1
Loģiskā funkcija “vai”
• Realizē ar paralēli saslēgtiem slēdžiem
Loģiskā funkcija “nē”
• Piemēram: ja dzīvoklī temperatūra augstāka par 18 oC, apkure atslēdzas.
Sensors x
Apkures slēdzis y
Temperatūra zemāka par 18 oC 0 1
Temperatūra augstāka par 18 oC 1 0
Loģiskā funkcija “nē”
• Realizē ar vienu slēdzi.
Sasniedzamie rezultāti
• Izskaidro informācijas pārveidi no analogās uz digitālo formu un otrādi.
• Apraksta pusvadītājierīču – tranzistors, diode, termistors, fotodiode, fotoelements – darbības principus.
• Izskaidro loģisko elementu – UN, VAI, NE – darbības principus.
• Modelē vienkāršākos loģisko elementu slēgumus.
Papildus informācijas avoti:• http://physics125.weebly.com/analogais-un-digit257lais-sign257ls.html • http://www.macibuvideo.lv/c/fizika-musdienu-tehnologiskajos-procesos • http://www.dzm.lu.lv/fiz/IT/F_12/default.aspx@tabid=3&id=520.html
JAUTĀJUMI?