Электроника:Цифровая электроника/Цифровая связь/Сетевые протоколы

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

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


Сетевые протоколы[1]

Помимо сугубо физических проблем сети (типы сигналов и уровни напряжения, разводка разъёмов, кабели, топология и пр.), должен быть стандартизированный способ арбитража траффика между узлами в сети, даже если это всего-навсего двухузловая система «точка-точка». Когда узел «говорит» в сети, он генерирует сигнал в сетевой проводке, будь то высокие и низкие уровни постоянного напряжения, какой-то модулированный сигнал несущей переменного тока или даже импульсы света в волокне. Узлы, которые «слушают», просто измеряют этот приложенный сигнал в сети (от передающего узла) и пассивно контролируют его. Однако, если два или более узла «разговаривают» одновременно, их выходные сигналы могут конфликтовать (представьте, что два логических элемента пытаются подать противоположные сигнальные напряжения на одну линию на шине!), искажая передаваемые данные.

Стандартизированный метод, с помощью которого узлам разрешается передавать данные на шину или сетевую проводку, называется протоколом. Существует множество различных протоколов для арбитража использования общей сети между несколькими узлами, и здесь я рассмотрю лишь некоторые из них. Тем не менее, полезно знать об этих немногих протоколах и понимать, почему некоторые из них подходят для одних целей лучше, чем другие. Обычно определённый протокол связан со стандартизированным типом сети. Это просто ещё один «уровень» набора стандартов, которые указаны под названиями различных сетей.

Уровень взаимодействия открытых систем (уровень OSI)

Международная организация по стандартизации (ISO) определила общую архитектуру сетевых спецификаций в своей модели DIS7498 (применимо к большинству цифровых сетей). Этот план, состоящий из семи «слоёв», пытается классифицировать все уровни абстракции, необходимые для передачи цифровых данных.

  • Уровень 1: Физический. Определяет электрические и механические детали связи: тип провода, конструкция разъёма, типы и уровни сигналов.
  • Уровень 2: Канал передачи данных. Определяет форматы сообщений, адресацию данных и методы обнаружения/исправления ошибок.
  • Уровень 3: Сеть. Устанавливает процедуры для инкапсуляции данных в «пакеты» для передачи и приёма.
  • Уровень 4: Транспортировка. Помимо прочего, транспортировочный уровень определяет, как полные файлы данных должны обрабатываться по сети.
  • Уровень 5: Сеанс. Организует передачу данных с точки зрения начала и окончания конкретной передачи. Аналогично управлению заданиями в операционной системе многозадачного компьютера.
  • Уровень 6: Представление. Включает определения для наборов символов, управления терминалом и графических команд, чтобы можно было легко кодировать и декодировать абстрактные данные между взаимодействующими устройствами.
  • Уровень 7: Применение. Стандарты конечного пользователя для создания и/или интерпретации передаваемых данных в их окончательной форме. Другими словами, фактические компьютерные программы, использующие переданные данные.

Некоторые установленные сетевые протоколы охватывают только один или несколько уровней. DIS7498, например, широко используемый протокол последовательной связи RS-232C на самом деле обращается только к первому («физическому») уровню этой семиуровневой модели. Другие протоколы, такие как графическая клиент-серверная система X-windows, разработанная в Массачусетском технологическом институте для распределённых компьютерных систем с графическим пользовательским интерфейсом, охватывают все семь уровней.

Различные протоколы могут использовать один и тот же стандарт физического уровня. Примером этого являются протоколы RS-422A и RS-485, оба из которых используют одну и ту же схему передатчика и приёмника дифференциального напряжения, используя одни и те же уровни напряжения для обозначения двоичных единиц и нулей. На физическом уровне эти два протокола связи идентичны. Однако на более абстрактном уровне протоколы различаются: RS-422A предназначен только для двухточечной связи, тогда как RS-485 поддерживает многоабонентскую топологию типа «шина» с 32-мя адресуемыми узлами.

Возможно, самый простой тип протокола – это тот, в котором есть только один передатчик, а все остальные узлы являются просто приёмниками. Так обстоит дело с BogusBus™, где один передатчик генерирует сигналы напряжения, подаваемые на сетевую проводку, а один или несколько блоков приёмника (с 5-ю лампами в каждом) загораются в соответствии с выходным сигналом передатчика. В симплексной сети всегда так: говорит только один, все остальные слушают!

Множественный доступ с контролем несущей (CSMA)

Когда у нас есть несколько передающих узлов, мы должны организовывать их передачи таким образом, чтобы они не конфликтовали друг с другом. Узлам нельзя разрешать говорить, когда говорит другой узел, поэтому мы даём каждому узлу возможность «слушать» и воздерживаться от разговора, пока сеть не замолчит. Этот базовый подход называется множественным доступом с контролем несущей (CSMA, от англ. Carrier Sense Multiple Access), и существует несколько вариаций на эту тему. Обратите внимание, что CSMA сам по себе не является стандартизированным протоколом, а представляет собой методологию, которой следуют некоторые протоколы.

Обнаружение коллизий

Один из вариантов – просто позволить любому узлу начать разговор, как только сеть замолчит. Это аналогично группе людей, собравшихся за круглым столом: любой может начать говорить, если он никого не перебивает. Как только последний человек перестанет говорить, начнёт говорить следующий человек, ожидающий своей очереди высказаться. Итак, что происходит, когда два или более человека начинают говорить одновременно? В сети одновременная передача данных двумя или более узлами называется коллизией. При использовании CSMA/CD (т.е. CSMA / Collision Detection) конфликтующие узлы просто сбрасывают себя с помощью схемы таймера со случайной задержкой, и первый, закончивший свою временну́ю задержку, пытается снова начать разговор. Это основной протокол популярной сети Ethernet.

Побитовый арбитраж

Другим вариантом CSMA является CSMA/BA (т.е. CSMA / Bitwise Arbitration), где конфликтующие узлы ссылаются на предварительно установленные номера приоритетов, которые определяют, какой из них имеет право говорить первым. Другими словами, у каждого узла есть «ранг», который разрешает любой спор о том, кто первым начнёт говорить после того, как произойдёт коллизия, это очень похоже на группу людей, в которой смешаны высокопоставленные лица и простые граждане. Если происходит коллизия, высокопоставленному лицу обычно разрешается говорить первым, а обычному человеку приходится ждать.

В любом из двух приведённых выше примеров (CSMA/CD и CSMA/BA) мы предполагали, что любой узел может инициировать диалог, пока сеть молчит. Это называется «незапрошенным» (т.е. чтобы начать говорить не требуется запрос от сети) способом связи. Существует разновидность, называемая «запрошенным» режимом для CSMA/CD или CSMA/BA, где первоначальная передача разрешена только тогда, когда назначенный главный узел спрашивает (запрашивает) отклик. Обнаружение коллизий (CD) или побитовый арбитраж (BA) применяются только к арбитражу после коллизии, поскольку несколько узлов отвечают на запрос ведущего устройства.

Ведущий/ведомый

Совершенно другой стратегией для связи узлов является протокол «ведущий/ведомый», в котором одно устройство (ведущее) выделяет временны́е интервалы для передачи всем другим (ведомым) узлам в сети и планирует эти временны́е интервалы таким образом, чтобы несколько узлов не могли конфликтовать. Ведущее устройство обращается к каждому узлу по имени, по одному, позволяя этому узлу говорить в течение определённого периода времени. По завершении ведущий обращается к следующему узлу, и так далее, и так далее.

Передача токена

Ещё одной стратегией является протокол Token-Passing (передача токена), в котором каждый узел получает возможность говорить (по одному), а затем, по окончании, предоставляет разрешение говорить следующему узлу. Разрешение передаётся от узла к узлу, поскольку каждый передаёт «токен» следующему в последовательном порядке. Сам токен не является физической вещью: это серия бинарных 1 и 0, широковещательно передаваемых по сети, несущих конкретный адрес следующего узла, которому разрешено говорить. Хотя протокол передачи маркеров часто ассоциируется с сетями кольцевой топологии, он не ограничивается какой-либо конкретной топологией. И когда этот протокол реализуется в кольцевой сети, последовательность передачи маркера не обязательно должна следовать последовательности физического соединения по кольцу.

Как и в случае с топологиями, несколько протоколов могут быть объединены вместе в разных сегментах гетерогенной сети для получения максимальной выгоды. Например, выделенная сеть «ведущий/ведомый», соединяющая инструменты вместе на производственном участке, может быть подключена через устройство шлюза к сети Ethernet, которая связывает вместе несколько рабочих станций настольных компьютеров, одна из этих компьютерных рабочих станций действует как шлюз для связи данных в оптоволоконной сети FDDI обратно к центральному компьютеру завода. Каждый тип сети, топология и протокол лучше всего подходят для различных нужд и приложений, но через устройства шлюза все они могут совместно использовать одни и те же данные.

Также возможно объединить несколько протокольных стратегий в новый гибрид в рамках одного типа сети. Так обстоит дело с Foundation Fieldbus, который сочетает в себе «ведущий/ведомый» с формой передачи маркеров. Устройство Link Active Scheduler (сокр. LAS, перевод. «Связанный активный планировщик») отправляет запланированные команды «Compel Data» (сокр. CD, перевод. «Принудительные данные») для запроса ведомых устройств на Fieldbus для получения критической по времени информации. В этом отношении Fieldbus является протоколом «ведущий/ведомый». Однако, когда между запросами CD есть время, LAS отправляет «маркеры» каждому из других устройств на Fieldbus, по одному, давая им возможность передавать любые незапланированные данные. Когда эти устройства завершают передачу своей информации, они возвращают токен обратно в LAS. LAS также проверяет наличие новых устройств на шине Fieldbus с помощью сообщения «Probe Node» (сокр. PN, перевод. «Зондирование узла»), которое, как ожидается, будет возвращать LAS «Probe Response» (сокр. PR, перевод. «Зондирование на отклик»). Оклики устройств обратно в LAS, будь то сообщение PR или возвращённый токен, определяют их статус в базе данных «Live List» («Актуальный список»), которую поддерживает LAS. Правильная работа устройства LAS абсолютно важна для функционирования Fieldbus, поэтому предусмотрены условия для резервной работы LAS путём присвоения некоторым узлам статуса Link Master («Связанный ведущий»), что позволяет им стать альтернативными активными планировщиками связи в случае сбоя работающей LAS.

Существуют и другие протоколы передачи данных, но эти являются наиболее популярными. У меня была возможность поработать со старой (около 1975 года) промышленной системой управления производства Honeywell, в которой главное устройство под названием Highway Traffic Director («Управляющий высокоскоростным траффиком»), или HTD, контролировало все сетевые коммуникации. Что делало эту сеть интересной, так это то, что сигнал, отправляемый с HTD на все подчинённые устройства для разрешения передачи, не передаётся по самой сетевой проводке, а скорее по наборам отдельных кабелей витой пары, соединяющих HTD с каждым ведомым устройством. Затем устройства в сети были разделены на две категории: те узлы, подключённые к HTD, которым было разрешено инициировать передачу, и те узлы, не подключённые к HTD, которые могли передавать только ответ на запрос, отправленный одним из первых узлов. Примитивная и медленная – только такие определения, подходящие для этой схемы коммуникационной сети, но для своего времени она функционировала адекватно.

См.также

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Network Protocols
Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное
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/Цифровая_связь/Сетевые_протоколы&oldid=7737936