Электроника:Цифровая электроника/Сдвиговые регистры/Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO)[1]

Назначение сдвигового регистра с параллельным входом/выходом состоит в том, чтобы принять параллельные данные, произвести сдвиг, а затем вывести, как показано на рисунке 1 ниже.

Универсальный сдвиговый регистр – это универсальное устройство в дополнение к функции параллельного ввода/вывода.

Рис. 1. Универсальный сдвиговый регистр – это универсальное устройство в дополнение к функции параллельного ввода/вывода.
Рис. 1. Универсальный сдвиговый регистр – это универсальное устройство в дополнение к функции параллельного ввода/вывода.

На рисунке 1 выше сдвиговый регистр с параллельным вводом/выводом принимает четыре бита данных к по адресу DA DB DC DD. Режим работы регистра можно варьировать, обеспечивая ввод на несколько входов, управляя параллельной загрузкой и переключением.

Управление режимом также позволяет менять направление смещения в некоторых реальных устройствах. Данные сдвигаются на одну битовую позицию при каждом тактовом импульсе.

Сдвинутые данные доступны на выходах QA QB QC QD. Входные и выходные данные предназначены для каскадирования на нескольких этапах.

Хотя на рисунке 1 выше мы можем каскадировать данные только для сдвига вправо. Мы могли бы приспособить каскадирование данных и для сдвига влево, добавив пару сигналов, направляющих влево, «данные на входе» и «данные на выходе» выше.

Внутренняя детализация сдвигового регистра с параллельным вводом/выводом (со сдвигом вправо) показана на рисунке 2 ниже.

Буферы с тремя состояниями не являются строго необходимыми для сдвигового регистра с параллельным входом/выходом, но являются частью реального устройства, показанного на рисунке 2 ниже.

Рис. 2. Буферы с тремя состояниями не являются строго необходимыми для сдвигового регистра с параллельным вводом/выводом.
Рис. 2. Буферы с тремя состояниями не являются строго необходимыми для сдвигового регистра с параллельным вводом/выводом.

74LS395 настолько точно соответствует нашей концепции гипотетического сдвигового регистра с параллельными входом и выходом (со сдвигом вправо), что мы используем чрезмерно упрощённую версию данных, приведённых на рисунке 2 выше.

LD/SH' управляет мультиплексором И-ИЛИ на входе данных в триггер. Если LD/SH' = 1, верхние четыре логических элемента И включены, что позволяет применять параллельные входы DA DB DC DD к четырём входам триггера.

Обратите внимание на «пузырёк» инвертора на тактовом входе четырёх триггеров. Это указывает на то, что 74LS395 тактирует данные на отрицательных тактовых импульсах, что является переходом с «высокого» на «низкий» уровень.

Четыре бита данных будут тактироваться параллельно от DA DB DC DD до QA QB QC QD на следующем отрицательном тактовом импульсе. В этой «реальной части» OC' должен быть «низким», если данные должны быть доступны на фактических выходных контактах, а не только на внутренних триггерах.

Ранее загруженные данные могут быть сдвинуты вправо на одну битовую позицию, если LD/SH' = 0 для последующих отрицательных тактовых фронтов.

Четыре такта полностью сместили бы данные из нашего 4-битного сдвигового регистра. Данные потерялись бы, если наше устройство не было каскадировано с QD' на SER другого устройства.

Рис. 3. Данные будут потеряны, если устройство не будет каскадировано с QD' на SER другого устройства.
Рис. 3. Данные будут потеряны, если устройство не будет каскадировано с QD' на SER другого устройства.

Выше шаблон данных представлен на входы DA DB DC DD. Шаблон загружается в QA QB QC QD. Затем он сдвигается на один бит вправо.

Входящие данные обозначены как «×», что означает, что мы не знаем, что там на самом деле. Например, если бы вход (SER) был заземлён, мы бы знали, какие данные (0) были сдвинуты.

Также показано смещение вправо на две позиции, требующее двух тактов.

Рис. 4. Сдвиг вправо на две позиции, требующий двух тактов.
Рис. 4. Сдвиг вправо на две позиции, требующий двух тактов.

Приведённый рисунок 4 является отсылкой на оборудование, задействованное в сдвиге данных вправо.

Это слишком просто, чтобы даже уделять этому слишком много времени, если не считать сравнения для более сложных цифр.

Рис. 5. Тривиальный пример загрузки и сдвига вправо.
Рис. 5. Тривиальный пример загрузки и сдвига вправо.

Сдвиг вправо данных представлен выше для отсылки на предыдущий сдвиг вправо.

Рис. 6. Сдвиг влево в сдвиговом регистре с параллельными входом и выходом.
Рис. 6. Сдвиг влево в сдвиговом регистре с параллельными входом и выходом.

Если нам нужно сдвинуться влево, триггер нужно перемонтировать. Сравните с предыдущим правым переключателем. Кроме того, SI (от англ. Serial-In, т.е. последовательный вход) и SO (от англ. Serial-Out, т.е. последовательный выход) надо поменять местами. SI переходит в QC. QC переходит в QB. QB переходит в QA. QA выходит на соединение SO, где он может каскадироваться к другому переключателю SI. Эта последовательность сдвига влево обратна последовательности сдвига вправо.

Рис. 7. Тривиальный пример загрузки и сдвига влево.
Рис. 7. Тривиальный пример загрузки и сдвига влево.

Выше мы сдвигаем тот же шаблон данных влево на один бит.

Есть одна загвоздка с приведённым выше рисунком 7 «сдвиг влево». Для подобных деталей нет рынка сбыта и поэтому их никто не производит.

«Реальное устройство», которое смещается в одном направлении, может быть подключено к внешнему проводу для сдвига в другом направлении. Иначе говоря, нет конкретно левого или конкретно правого в контексте устройства, которое смещается в каком-то одном направлении.

Однако существует рынок устройств, которые будут сдвигаться влево или вправо по команде линии управления. Конечно, «лево» и «право» действительны в этом контексте.

Рис. 8. Левое и правое действительны в этом контексте.
Рис. 8. Левое и правое действительны в этом контексте.

То, что у нас есть на рисунке 8 выше, является гипотетическим сдвиговым регистром, способным выполнять сдвиг в любом направлении под управлением L'/R.

Он настроен с L'/R = 1, чтобы смещать нормальное направление вправо. L'/R = 1 включает вентили И мультиплексора, помеченные как R.

Это позволяет данным следовать пути, показанному стрелками, когда применяются тактовые сигналы. Путь подключения такой же, как на рисунке 8 выше «чересчур простой» «сдвиг вправо».

Данные смещаются в SR, в QA, в QB, в QC, откуда они выходят в каскаде SR. Этот контакт может сдвигать в SR другого устройства вправо.

Что, если мы изменим L'/R на L'/R = 0?

Рис. 9. Сдвиг регистра вправо/влево.
Рис. 9. Сдвиг регистра вправо/влево.

Если L'/R = 0, вентили И мультиплексора, помеченные как L, включены, что даёт путь, показанный стрелками, такой же, как на приведённом рисунке 9 выше «сдвиг влево». Данные смещаются в SL, в QC, в QB, в QA, откуда они выходят в каскаде SL. Этот вывод может сдвигать SL другого устройства влево.

Главное достоинство двух приведённых выше рисунков, иллюстрирующих «сдвиг регистра вправо/влево», — простота.

За работой левого правого регулятора при L'/R = 0 легко проследить. Коммерческая сторона дела требует параллельной загрузки данных, что подразумевается в названии раздела. Это показано на рисунке 10 ниже.

Рис. 10. Для коммерческих целей требуется параллельная загрузка данных, что подразумевается в названии раздела.
Рис. 10. Для коммерческих целей требуется параллельная загрузка данных, что подразумевается в названии раздела.

Теперь, когда мы можем сдвигать как влево, так и вправо посредством L'/R, давайте добавим SH/LD', сдвиг/загрузку и вентили И, помеченные как «загрузка», чтобы обеспечить параллельную загрузку данных со входов DA DB DC.

Когда SH/LD' = 0, логические элементы И (R и L) отключены, а логические элементы И «загрузка» включены для передачи данных DA DB DC на входы данных триггера. Следующие такты CLK синхронизируют данные с QA QB QC.

Пока одни и те же данные присутствуют, они будут повторно загружены в последующие такты. Однако данные, представленные только для одного такта, будут потеряны с выходов, когда их больше не будет на входах данных.

Одним из решений является загрузка данных на одном такте, а затем переход к сдвигу на следующих четырёх тактах. Эта проблема устранена в 74ALS299 путём добавления ещё одного логического элемента И к мультиплексору.

Если SH/LD' изменить на SH/LD' = 1, логические элементы И, помеченные как «загрузка», отключаются, что позволяет левым/правым элементам управления L'/R устанавливать направление сдвига на логических элементах И (L или R). Переключение такое же, как на предыдущих рисунках.

Единственное, что необходимо для создания жизнеспособного интегрированного устройства, – это добавить к мультиплексору четвёртый логический элемент И, как упоминалось для 74ALS299.

Это показано в следующем разделе для этой части.

Параллельный вход / параллельный выход и универсальные устройства

Давайте подробнее рассмотрим регистры сдвига с последовательным входом/параллельным выходом, доступные в виде интегральных схем, любезно предоставленные компанией Texas Instruments.

Для получения полных спецификаций устройств следует найти страницы устройств на сайте производителя.

  • 4-битный сдвиговый регистр с параллельными входом и выходом SN74LS395A.
  • SN74ALS299 8-битный универсальный сдвиговый регистр с параллельным входом и выходом.
Рис. 11. SN74LS395A ANSI-обозначение.
Рис. 11. SN74LS395A ANSI-обозначение.

Мы уже рассмотрели внутреннюю детализацию SN74LS395A, см. выше предыдущий рисунок 11, сдвиговый регистр 74LS395 с параллельными вводом/выводом и выходом с тремя состояниями.

Непосредственно на рисунке 11 выше находится ANSI-обозначение для 74LS395.

Почему только 4-битные, как указано выше SRG4? Наличие как параллельных входов, так и параллельных выходов, в дополнение к контактам управления и питания, не позволяет использовать дополнительные биты входа-выхода (ввода/вывода) в 16-контактном DIP-корпусе (англ. Dual In-line Package, т.е. двухрядная встроенная сборка).

R указывает, что этапы сдвигового регистра сбрасываются входом CLR' (активная полу-стрелка с низким инвертированием на входе) секции управления в верхней части на ANSI-обозначении. OC', «низкий» уровень (снова перевёрнутая стрелка) активирует (EN4) четыре выходных буфера с тремя состояниями (QA QB QC QD) в разделе данных.

Загрузка/сдвиг' (LD/SH') на штифте (7) соответствует внутренним элементам M1 (загрузка) и M2 (сдвиг). Найдите префиксы 1 и 2 в остальной части ANSI-обозначении, чтобы выяснить, что ими управляется.

Тактовый вход C3/2, чувствительный к отрицательному фронту (обозначен инвертированной стрелкой на выводе 10), выполняет две функции.

Во-первых, 3 из C3/2 влияет на любой вход, имеющий префикс 3, скажем, 2,3D или 1,3D в разделе данных.

Это будет параллельная загрузка на A, B, C, D, относящаяся к M1 и C3 для 1,3D. Во-вторых, 2 из C3/2 – стрелка вправо указывает тактирование данных везде, где 2 появляется в префиксе (2,3D на выводе 2).

Таким образом, у нас есть синхронизация данных в SER в QA с режимом 2. Стрелка вправо после C3/2 соответствует сдвигу на внутренних этапах сдвигового регистра QA QB QC QD. Треугольники, повёрнутые вправо, указывают на буферизацию; перевёрнутый треугольник указывает на три состояния, контролируемые EN4.

Обратите внимание, что все четвёрки в символе, связанном с EN, часто опускаются. Этапы QB QC считаются имеющими те же атрибуты, что и QD. QD' каскадируется на SER следующего пакета справа.

Рис. 12. Функциональность (в виде таблицы) универсального регистра сдвига/хранения 74ALS299.
Рис. 12. Функциональность (в виде таблицы) универсального регистра сдвига/хранения 74ALS299.

В приведённой выше таблице, являющейся выжимкой самого главного из таблицы данных для «299», резюмируется работа универсального регистра сдвига/хранения 74ALS299.

На сайте производителя для «299» можно найти полную информацию. Логические элементы мультиплексора R, L, «загрузка» работают так же, как и на предыдущих рисунках «сдвиг регистра влево/вправо».

Разница в том, что входы режима S1 и S0 выбирают сдвиг влево, сдвиг вправо и загрузку с режимом, установленным на S1 S0 = 01, 10 и 11 соответственно, как показано в таблице, при активации вентилей мультиплексора L, R и «загрузка» соответственно.

См. таблицу. Небольшое отличие заключается в параллели пути загрузки от выходов с тремя состояниями. На самом деле буферы с тремя состояниями отключены (должны, по крайне мере) с помощью S1 S0 = 11, чтобы использовать шину ввода/вывода для использования в качестве входов.

Шина представляет собой набор одинаковых сигналов. Входы подаются на A, B через H (те же контакты, что и от QA, QB до QH) и направляются на шлюз загрузки в мультиплексорах и на входы D триггера. Данные – это параллельная нагрузка на тактовый вход.

Одним из новых вентилей мультиплексора является логический элемент И, помеченный как «захват» (или «удержание»), который активируется при S1 S0 = 00. Захватывающий (удерживающий) вентиль открывает путь от выхода Q триггера обратно к удерживающему вентилю, к входу D того же триггера. В результате в режиме S1 S0 = 00 выход непрерывно перезагружается с каждым новым тактовым импульсом. Таким образом, данные сохраняются. Это обобщено в таблице, приведённой на рисунке 12 выше.

Чтобы считывать данные с выходов от QA, QB, до QH, буферы с тремя состояниями должны быть включены с помощью OE2', OE1' = 00 и режима = S1 S0 = 00, 01 или 10.

То есть режим — это что угодно, кроме загрузки. См. вторую таблицу.

Рис. 13. Сдвиг вправо данных из левого пакета сдвигается на входе SR.
Рис. 13. Сдвиг вправо данных из левого пакета сдвигается на входе SR.

Правый сдвиг данных из левого пакета сдвигается на входе SR. Любые данные, смещённые вправо из этапа QH, каскадируются вправо через QH'.

На этот вывод не влияют буферы с тремя состояниями. Последовательность сдвига вправо для S1 S0 = 10:

SR > QA > QB > QC > QD > QE > QF > QG > QH (QH')

Данные сдвига влево из пакета смещаются вправо на входе SL. Любые данные, смещённые влево из каскада QA, каскадируются влево через QA', также не затронутые буферами с тремя состояниями. Последовательность сдвига влево для S1 S0 = 01:

(QA') QA < QB < QC < QD < QE < QF < QG < QH (QSL')

Сдвиг может происходить с буферами с тремя состояниями, отключёнными одним из OE2' или OE1' = 1. Однако вывод содержимого регистра будет недоступен. См. таблицу.

Рис. 14. SN74ALS299 ANSI-обозначение.
Рис. 14. SN74ALS299 ANSI-обозначение.

«Чистое» (без пометок и пояснений) ANSI-обозначение для 8-разрядного универсального сдвигового регистра SN74ALS299 с параллельным вводом/выводом и выходом с тремя состояниями показан на рисунке 14 выше для справки.

Рис. 15. SN74ALS299 ANSI-обозначение – с подробными пояснениями.
Рис. 15. SN74ALS299 ANSI-обозначение – с подробными пояснениями.

Аннотированная версия ANSI-обозначения показана для пояснения содержащейся в нем терминологии.

Обратите внимание, что режим в ANSI-обозначении (S0 S1) отличается от того (S1 S0), что использовано в предыдущей таблице.

Это меняет местами десятичные числа для смены режима (1 и 2). В любом случае, здесь всё в согласии с официальным техпаспортом, включая и данное несоответствие.

Практическое применение

Повторим блок-схему сигнализации с удалённой клавиатурой (из прошлого раздела). Ранее мы изготавливали считыватель с клавиатуры и выносной дисплей как отдельные блоки. Теперь объединим клавиатуру и дисплей в единое целое с помощью универсального сдвигового регистра.

Несмотря на то, что на схеме они разделены, клавиатура и дисплей находятся в одном и том же удалённом корпусе.

Рис. 16. Сигнализация с удалёнными клавиатурой и дисплеем (в общем корпусе).
Рис. 16. Сигнализация с удалёнными клавиатурой и дисплеем (в общем корпусе).

Мы будем параллельно загружать данные клавиатуры в сдвиговый регистр за один тактовый импульс, а затем перемещать их в основной блок сигнализации.

В то же время мы переместим данные светодиодов из основного блока сигнализации в удалённый регистр сдвига, чтобы зажигать светодиоды.

Мы будем одновременно перемещать данные клавиатуры и данные светодиодов в сдвиговый регистр.

Рис. 17. 74ALS299 сдвиговый регистр считывает сигналы, управляя светодиодами.
Рис. 17. 74ALS299 сдвиговый регистр считывает сигналы, управляя светодиодами.

Восемь светодиодов и токоограничивающие резисторы подключены к восьми выводам входа-выхода универсального сдвигового регистра 74ALS299.

Светодиоды могут управляться только в режиме 3 при S1 = 0 S0 = 0. Три состояния включения OE1' и OE2' заземлены для постоянного включения выходов с тремя состояниями в режимах 0, 1, 2.

Это приведёт к тому, что светодиоды загорятся (начнут мерцать) во время переключения. Если бы это было проблемой, EN1 'и EN2' можно было бы не заземлять и соединить параллельно с S1 и S0 соответственно, чтобы включить только буферы с тремя состояниями и зажечь светодиоды во время удержания, режим 3. Давайте не будем усложнять этот пример.

Во время параллельной загрузки S0 = 1, инвертированное в 0, позволяет восьмеричным буферам с тремя состояниями заземлять «дворники» переключателя.

Верхние разомкнутые контакты переключателя подтягиваются до «высокого» логического уровня комбинацией резистор/светодиод на восьми входах.

Любое замыкание переключателя приведёт к короткому замыканию входа на «низкий» уровень. Мы параллельно загружаем данные коммутатора в «299» в такт t0, когда оба S0 и S1 имеют «высокий» уровень. См. волны сигналов на рисунке 18 ниже.

Рис. 18. Волны сигналов сдвигового регистра, управляющего светодиодами.
Рис. 18. Волны сигналов сдвигового регистра, управляющего светодиодами.

Как только S0 переходит в «низкий» уровень, восемь тактов (от t0 до t8) сдвигают данные замыкания переключателя из «299» через вывод QH'.

В то же время новые светодиодные данные смещаются в SR «299» на те же восемь тактов. Данные светодиода заменяют данные замыкания переключателя по мере переключения.

После 8-го такта, t8, S1 становится «низким», чтобы перейти в режим захвата/удержания (S1 S0 = 00). Данные в сдвиговом регистре остаются прежними, даже если тактов больше, например, t9, t10 и т. д.

Откуда берутся волны? Они могли бы генерироваться микропроцессором, если бы тактовая частота не превышала 100 кГц, и в этом случае было бы неудобно генерировать какие-либо тактовые импульсы после t8.

Если бы тактовые сигналы были в мегагерцовом диапазоне, такты шли бы непрерывно. Тактовые сигналы, S1 и S0 будут генерироваться цифровой логикой, здесь не показанной.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Universal Shift Registers: Parallel-in, Parallel-out
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи? • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Цифровая_электроника/Сдвиговые_регистры/Универсальные_сдвиговые_регистры:_параллельный_вход,_параллельный_выход_(PIPO)&oldid=2296678