I. A DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK ELMÉLETI ALAPJAI

Hasonló dokumentumok
Elektronikai műszerész Elektronikai műszerész

Alapkapuk és alkalmazásaik

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Alapok

Név: Logikai kapuk. Előzetes kérdések: Mik a digitális áramkörök jellemzői az analóg áramkörökhöz képest?

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

XI. DIGITÁLIS RENDSZEREK FIZIKAI MEGVALÓSÍTÁSÁNAK KÉRDÉSEI Ebben a fejezetben a digitális rendszerek analóg viselkedésével kapcsolatos témákat

5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

1. EGY- ÉS KÉTVÁLTOZÓS LOGIKAI ELEMEK KAPCSOLÁSTECHNIKÁJA ÉS JELÖLŐRENDSZERE

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Algoritmusok Tervezése. Fuzzy rendszerek Dr. Bécsi Tamás

1. BEVEZETÉS. Zsom Gyula: Elektronika I. 5

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

Elektronika 11. évfolyam

Matematikai logika. Jegyzet. Összeállította: Faludi Anita 2011.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK

A DIGITÁLIS ELEKTRONIKA OKTATÁSÁBAN SIMULATION IN TEACHING OF DIGITAL ELECTRONICS. BALÁSHÁZI BÉLA főiskolai adjunktus VERES GYÖRGY főiskolai adjunktus

I.5. A LOGIKAI FÜGGVÉNYEK EGYSZERŰSÍTÉSE (MINIMALIZÁCIÓ)

A digitális analóg és az analóg digitális átalakító áramkör

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok I. útmutató

Logikai hálózatok. Dr. Bede Zsuzsanna St. I. em. 104.

Osztályozóvizsga követelményei

2019/02/11 10:01 1/10 Logika

Jelek és rendszerek MEMO_03. Pletl. Belépő jelek. Jelek deriváltja MEMO_03

IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ALAPFOGALMAK, VEZÉRLŐBERENDEZÉSEK FEJLŐDÉSE, PLC-GENERÁCIÓK

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Matematikai alapok 1 Tantárgyi útmutató

Alapkapuk és alkalmazásaik

Kaposi Ambrus. University of Nottingham Functional Programming Lab. Hackerspace Budapest január 6.

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

MUNKAANYAG. Bellák György László. Mechatronikai elemek. A követelménymodul megnevezése: Mechatronikai elemek gyártása, üzemeltetése, karbantartása

A/D és D/A konverterek vezérlése számítógéppel

Matematika III. 2. Eseményalgebra Prof. Dr. Závoti, József

nappali tagozat, tanítói szak TAN05MSZ Szigorlati követelmények és tételek Vizsgatematika A szigorlat követelményei:

Előadó: Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 3

Informatika Rendszerek Alapjai

1. Alapfogalmak Algoritmus Számítási probléma Specifikáció Algoritmusok futási ideje

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA ÉPÜLETGÉPÉSZET ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA MINTAFELADATOK

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok I. útmutató

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Digitális Technika 2. Logikai Kapuk és Boolean Algebra

Diszkrét matematika I.

Példa:

Mûveleti erõsítõk I.

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

MATEMATIKA TAGOZAT 5-8. BEVEZETŐ. 5. évfolyam

Részletes tantárgyprogram és követelményrendszer

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika 1/36

Békéscsabai Kemény Gábor Logisztikai és Közlekedési Szakközépiskola "Az új szakképzés bevezetése a Keményben" TÁMOP

Logikai áramkörök. Informatika alapjai-5 Logikai áramkörök 1/6

Informatika a valós világban: a számítógépek és környezetünk kapcsolódási lehetőségei

MATEMATIKA évfolyam. Célok és feladatok. Fejlesztési követelmények

MATEMATIKA A KÖZGAZDASÁGI ALAPKÉPZÉS SZÁMÁRA SZENTELEKINÉ DR. PÁLES ILONA ANALÍZIS PÉLDATÁR

Osztályozóvizsga követelményei

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

1. előadás. Lineáris algebra numerikus módszerei. Hibaszámítás Számábrázolás Kerekítés, levágás Klasszikus hibaanalízis Abszolút hiba Relatív hiba

Gazdasági matematika II. Tantárgyi útmutató

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

6. LOGIKAI ÁRAMKÖRÖK

Az áprilisi vizsga anyaga a fekete betűkkel írott szöveg! A zölddel írott rész az érettségi vizsgáig még megtanulandó anyag!

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

DIGITÁLIS TECHNIKA I Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

Gazdasági matematika 1 Tantárgyi útmutató

Áramkörök elmélete és számítása Elektromos és biológiai áramkörök. 3. heti gyakorlat anyaga. Összeállította:

28. EGYSZERŰ DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 2. gyakorlat: Boole algebra, logikai függvények, kombinációs hálózatok alapjai

Matematika évfolyam

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek

2014. november 5-7. Dr. Vincze Szilvia

Osztályozóvizsga követelményei

Programozás I. 1. előadás: Algoritmusok alapjai. Sergyán Szabolcs

Számsorozatok Sorozat fogalma, példák sorozatokra, rekurzív sorozatokra, sorozat megadása Számtani sorozat Mértani sorozat Kamatszámítás

8.3. AZ ASIC TESZTELÉSE

Programozó- készülék Kezelőkozol RT óra (pl. PC) Digitális bemenetek ROM memória Digitális kimenetek RAM memória Analóg bemenet Analóg kimenet

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Előfeltétel: legalább elégséges jegy Diszkrét matematika II. (GEMAK122B) tárgyból

Nemzeti alaptanterv 2012 MATEMATIKA

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Véges automaták, reguláris nyelvek

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

5. Hét Sorrendi hálózatok

Máté: Számítógép architektúrák

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Formális szemantika. Kifejezések szemantikája. Horpácsi Dániel ELTE Informatikai Kar

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Ellátási lánc optimalizálás P-gráf módszertan alkalmazásával mennyiségi és min ségi paraméterek gyelembevételével

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

Digitális technika VIMIAA01

Átírás:

I. A DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK ELMÉLETI ALAPJAI 1

A digitális áramkörökre is érvényesek a villamosságtanból ismert Ohm törvény és a Kirchhoff törvények, de az elemzés és a tervezés rendszerint nem ezekre épül. Köszönhető ez annak, hogy a digitális áramkörökben csak bizonyos diszkrét áram- és feszültségértékeket veszünk figyelembe, azt is csak bizonyos időpontokban, az analízis és a szintézis nagymértékben leegyszerűsíthető. Ez az egyszerűsített analízis a matematikai logikára, vagy, más néven, a Boole algebrára épül. 2

I.1. AZ ANALÓG ÉS A DIGITÁLIS JELEK ÉS RENDSZEREK ÖSSZEHASONLÍTÁSA Az analóg áramkörök segítségével olyan jeleket dolgozunk fel, amelyek folytonosak időben és érték szempontjából: egy áram- vagy feszültségtartományon belül minden értéket felvehetnek, ugyanakkor az adott időszakasz minden pontjában definiált az érték. Az analóg jelfeldolgozás során a jel továbbra is analóg jellegű marad. A XX. század első felében az elektronika szinte kizárólag analóg jelfeldolgozással foglalkozott a híradástechnika volt a húzó ágazat. 3

A digitális áramkörök is ugyanazokból az alkatrészekből épülnek fel, mint az analóg áramkörök, így szigorú értelemben véve itt is folytonos jeleket dolgozunk fel. A digitális leírási mód egy közelítés, egy absztrakció, olyan esetekre, amikor az elvégzendő feladat szempontjából elegendő, ha a jelnek csak két értéke lehet, a két érték közötti átmenettel nem kell foglalkozni. A digitális áramköröket úgy szerkesztik meg, hogy a megfelelő pontokban kialakuló áramok vagy feszültségek két jellemző érték körül összpontosuljanak, a közöttük jelentkező átmenetek pedig minél gyorsabban játszódjanak le. A két értéket nevezhetjük 0-nak és 1-nek, alacsonynak és magasnak, igaznak és hamisnak. 4

A digitális rendszerek előnyei: Megismételhető eredményeket ad: ugyanazokra a bemeneti értékekre a digitális áramkör ugyanazokat a válaszokat adja, míg az analóg áramkörökre jellemző a hőmérsékletfüggés, tápfüggés, öregedés stb. Egyszerű a tervezés: nincs szükség bonyolult matematikai apparátusra (pl. differenciálegyenletek megoldására) az áramkör elemzéséhez. Természetesen, az egyszerűség viszonylagos, mert összetett digitális rendszerek tervezése nagyon komoly feladat. 5

Sok digitális rendszer programozható. Ezeknél a hardver újratervezése nélkül meg tudunk oldani különböző feladatokat, ill. ugyanazt a feladatot különböző algoritmusok szerint végeztethetjük a hardver átalakítása nélkül. Nagy sebességeket tudunk elérni, mivel a korszerű digitális kapcsolótranzisztorok nagyon gyorsak, a belőlük épített összetett áramkörök 10 9 műveletet is el tudnak végezni egy másodperc alatt. 6

A digitális megoldások gazdaságosak, kis félvezető felületen nagyon összetett áramkör megvalósítható, alacsony áron. Folyamatos a fejlődés ezen a területen, remélni lehet, hogy a közeljövőben még jobb, olcsóbb, gyorsabb eszközök fognak rendelkezésre állni. 7

I.2. A MATEMATIKAI LOGIKA ÉS A BOOLE ALGEBRA A digitális berendezések algoritmusokat hajtanak végre: véges számú lépéssel megoldanak bizonyos feladatot. Az egyes lépések a matematikai logika eszközeivel írhatók le. A matematikai logika a XIX. század közepén kidolgozott Boole algebra továbbfejlesztése és alkalmazása a kapcsolókból felépített áramkörökre. 8

A MATEMATIKAI LOGIKA FÜGGVÉNYEI A matematikai logika nem aritmetikai (számítási) műveletekkel foglalkozik, hanem logikai műveletekkel. Ha a digitális berendezés végeredményben számítási feladatokat kell, hogy végezzen, azt is logikai műveletekre vezeti vissza. 9

A logikai műveleteket kétértékű, azaz logikai változókon hajtják végre és a művelet eredménye is csak a két érték egyike lehet. A logikai változókat a tankönyvekben az ábécé nagy betűivel jelölik, az ipari tervezéseknél rendszerint szükséges több karakterből álló elnevezés, amelynek az ember számára is van valami értelme. A matematikai logika három alapműveletre lett kidolgozva: ezek az ÉS, a VAGY és a NEM műveletek. Ezek alapján definiáljuk a későbbiekben a további műveleteket, a különböző logikai függvényeket. 10

Az ÉS művelet vagy logikai szorzat alapértelmezésben két bemeneti változóra vonatkozik. Értéke csak akkor logikai egyes, ha mindkét változó egyes értékű. A B Y=A B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 11

A VAGY művelet vagy logikai összeg is alapértelmezésben két bemeneti változóra vonatkozik. Értéke csak akkor nulla, ha mindkét bemeneti változó értéke nulla. A B Y=A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 12

A NEM művelet egy bemeneti változóra vonatkozik. A művelet eredményeként mindig a bemeneti logikai érték ellentettjét kapjuk. A NEM műveletet felülvonással jelöljük: A 0 1 1 0 13

Kissé összetettebb logikai algebrai kifejezésre vegyük a következő iskolapéldát : Az A változó akkor igaz, ha a hallgató szorgalmasan készül a vizsgára, a B változó akkor, ha a tanár könnyű feladatokat ad, a C akkor, ha a hallgató megjelenik a vizsgán. A megadott algebrai kifejezéssel minden egyes esetre kiértékelhető, hogy a hallgató le fog-e vizsgázni, mely esetekben lesz az Y kimeneti változó értéke logikai egyes. Y = ( A + B) C 14

A MATEMATIKAI LOGIKA ALAPTÖRVÉNYEI A matematikai logika mint a matematika más ágai is, axiómákra épül. Ezeket bizonyítás nélkül fogadjuk el. Az axiómák felhasználásával bizonyíthatók a matematikai logika összes törvénye és tételei. 15

Öt axióma-pár van, ezek a következők: 1. ha A = 0 akkor A 1, ha A = 1 akkor A 2. ha A = 0 akkor A = 1, ha A = 1 akkor A = 0 0 3. 0 0 = 0, 0 + 0 = 0 4. 1 1 = 1, 1+ 1 = 1 5. 0 1 = 1 0 = 0, 0 + 1 = 1+ 0 = 1 16

Az axiómák segítségével bizonyíthatók a következő egyváltozós tételek: 17

Két vagy három változóra vonatkozó tételeket tartalmaz a következő táblázat: 18