Дискретной информации

Цифровые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Цифровые ИМС используют элементы и структуры с двумя устойчивыми состояниями и применяются преимущественно в устройствах дискретной автоматики, вычислительной техники, а в последнее время в технике связи и других отраслях.

имеют относительно низкую стоимость. В отличие от других типов логических схем, применяемых в основном для построения цифровых устройств ЭВМ, схемы ДТЛ широко используют и в устройствах дискретной автоматики. В них удачно сочетаются такие важные параметры, как быстродействие, потребляемая мощность и помехоустойчивость.

На 9.13 показаны электрические схемы некоторых других типов оптоэлектронных микросхем. Ключевая микросхема ( 9.13, а) включает в себя быстродействующую диодную оптоэлектронную пару, согласованную с монолитным кремниевым усилителем. Она предназначена для замены трансформаторных и релейных связей в логических устройствах ЭВМ и дискретной автоматики. Аналоговый ключ ( 9.13, б) относится к линей-

Конструкции блоков, стоек, шкафов и других БНК разработаны и выпускаются применительно к конкретным условиям эксплуатации. По применяемым конструкциям блоков различают семь видов аппаратуры: 1) стационарные ЭВМ; 2) аппаратура дискретной автоматики; 3) стационарная аппаратура (кроме ЭВМ); 4) аппаратура, предназначенная для размещения на носителях, имеющих колесный ход; 5) то же, на гусеничном ходу; 6) морская аппаратура; 7) самолетная и вертолетная аппаратура. Внутри каждого вида проведена унификация базовых несущих конструкций высших структурных уровней.

Цифровые устройства представляют собой базу для вычислительной техники и дискретной автоматики. В таких устройствах чаще всего приходится иметь дело с прямоугольными импульсами или перепадами напряжения, изменяющегося между двумя условными уровнями — уровнем логического «О» и уровнем логической «1». Логические уровни «О» и «1» с конкретным значением напряжения не связаны. Это не какие-либо конкретные мгновенные значения сигнала u(t), а его информационные уровни. Значения сигнала u(t), превышающие некоторый верхний пороговый уровень t/ni. считаются соответствующими логической «1» ( 1.9, а). Значения сигнала, меньшие некоторого нижнего порогового уровня [/П2, полагают соответствующими логическому «О». Сигнал, имеющий два информационных уровня («О» и «1»), называют цифровым.

Цифровые устройства представляют собой базу для счетно-вычислительной техники и дискретной автоматики. В таких устройствах чаще всего приходится иметь дело с прямоугольными импульсами или перепадами напряжения, изменяющегося между двумя условными уровнями — уровнем логического «О» и уровнем логической «1». Логические уровни «О» и «I» с конкретным значением напряжения не связаны. Сигнал, превышающий некоторый верхний пороговый уровень t/nl, считается соответствующим логической «1» ( 1.9). Сигнал, меньший некоторого нижнего порогового уровня и Логическая,,!" Ua2, считается соответствующим логическому «О».

Цифровые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Частным случаем цифровой ИМС является логическая ИМС. Цифровые ИМС основаны на использовании элементов и структур с двумя устойчивыми состояниями и применяются в основном в устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники. Цифровые ИМС реализуются как на биполярных транзисторных структурах, так и на МДП-структурах.

Многие трудности, связанные с применением транзисторных схем >с 'непосредственными, резистивными и резистивно-емкостны-ми связями (неравномерное распределение токов во входных цепях, низкая помехоустойчивость, малое быстродействие и др.)> можно устранить, если во входную цепь логического элемента включить диоды. При этом получается схема ДТЛ, с помощью которой в зависимости от включения и питания диодов можно реализовать функции И—НЕ или ИЛИ—НЕ. Схемы ДТЛ универсальны и имеют относительно низкую стоимость. В отличие от других типов-логических схем, применяемых в основном для построения цифровых устройств ЭВМ, схемы ДТЛ широко используют и в устройствах дискретной автоматики. В них удачно сочетаются такие важные параметры, как быстродействие, потребляемая мощность и помехоустойчивость.

На 8.13 показаны электрические схемы некоторых других типов оптоэлектронных микросхем. Ключевая микросхема ( 8.13, а] включает в себя быстродействующую диодную оптоэлектронную пару, согласованную с монолитным кремниевым усилителем. Она предназначена для замены трансформаторных и релейных связей в логических устройствах ЭВМ и дискретной автоматики. Аналоговый ключ ( 8.13, б) относится к линейным схемам с оп-тоэлектронным управлением. При мощности управляющего сигнала 60—80 мВт параметры прерывателя достигают значений, необходимых для стандартных полупроводниковых микросхем. Оптоэлект-ронное маломощное реле постоянного тока ( 8.13, в) предназначено для замены аналоговых электромеханических реле с быст-

Независимо от конструктивно-технологических особенностей и> схемотехнических решений все интегральные микросхемы по виду обрабатываемой информации делятся на цифровые и аналоговые. Цифровые микросхемы, предназна:ченяые для реализации логических операций, основаны на использовании элементов и структур-с двумя устойчивыми положениями и применяются в основном в^ устройствах дискретной автоматики и (вычислительной техники. Цифровые микросхемы реализуются как на структурах с биполярными транзисторами, так и на ЛЩП-структур ах.

Многие трудности, связанные с применением транзисторных схем с непосредственными, резистивньгаи и резистивно-емкостньгми связями (неравномерное распределение токов во входных цепях, низкая помехоустойчивость, малое быстродействие и др.), можно устранить, если во входную цепь логического элемента включить диоды. При этом получается схема типа ДТЛ, с помощью которой в зависимости от включения и питания диодов можно реализовать функции И-—НЕ или ИЛИ—НЕ. Схемы типа ДТЛ исклюнителыно универсальны и имеют относительно низкую стоимость. В отличие от других типов логических схем, применяющихся в основном для построения цифровых устройств ЭВМ, схемы ДТЛ широко используются и в устройствах дискретной автоматики. iB них удачно сочетаются такие важные параметры, 'как быстродействие, потребляемая мощность и помехоустойчивость.

Устройства «ввода — вывода» информации (УВВИ) являются необходимым элементом АСУ ТП и предназначены для согласования видов информации между отдельными элементами АСУ ТП. Они разрабатываются для обеспечения связи между датчиками, УЭВМ и исполнительными механизмами технологического оборудования. Номенклатуру УВВИ подразделяют на группы: преобразователи «аналог — код» и «код — аналог»; числовые УВВИ; коммутаторы каналов связи ЭВМ с датчиками, исполнительными механизмами, а также УВВИ других групп; устройства связи ЭВМ с обслуживающим персоналом. Первая группа УВВИ относится к устройствам связи с объектом. Числовые УВВИ предназначены для автоматической передачи дискретной информации от датчиков в УЭВМ или от УЭВМ к управляемому объекту.

Передача и преобразования дискретной информации любой формы (например, обычного текста, содержащего обычные буквы и цифры) могут быть сведены к эквивалентным передаче и преобразованиям цифровой информации. Более того, возможно с любой необходимой степенью точности непрерывные сообщения заменять цифровыми путем квантования непрерывного сообщения по уровню и времени. Таким образом, любое сообщение может быть представлено в цифровой форме.

Другой, более сложный класс преобразователей дискретной информации составляют цифровые автоматы. Цифровой автомат в отличие от комбинационной схемы имеет некоторое конеч-Ш WJ№ рлоттеш. внутри** еослсяшга.

Все возможные преобразования дискретной информации могут быть сведены к четырем основным видам: 1) передача информации в пространстве (например, из одного блока ЭВМ в другой); 2) передача информации во времени (хранение); 3) логические (поразрядные) операции; 4) арифметические операции. ЭВМ, являющаяся универсальным преобразователем дискретной информации, выполняет все указанные виды преобразований.

Канал связи, оснащенный аппаратурой для передачи дискретной информации, называется каналом передачи данных.

Благодаря небольшим расстояниям между компонентами ЛВСт, ограничивающим влияние на ее работу помех, широкое распространение в локальных сетях получила прямая передача дискретной информации, при которой цифровые сигналы (0,1) прямо, без модуляции несущей частоты, поступают в моноканал.

К ЛВСт, используемым для построения систем автоматизации производственных процессов, предъявляются сравнительно умеренные требования в отношении скорости передачи данных (обычно 200—500 Кбит/с). Однако в ряде случаев в таких сетях, из-за высокого уровня промышленных помех приходится отказываться от прямой передачи дискретной информации и применять передачу данных с модуляцией несущей частоты, обладающую большей помехоустойчивостью.

В ЛВСт учреждений, НИИ, конструкторских бюро, в которых должны реализовываться передачи файлов, изображений, режим «электронной почты», требования к скорости передачи возрастают до нескольких мегабит в секунду, но из-за низкого уровня помех сохраняется возможность прямой передачи дискретной информации. В ближайшем будущем станет актуальной передача по локальным сетям наряду с данными также речевой и телевизионной информации, что потребует реализации в этих сетях широкополосной передачи, при которой для разных видов сообщений в моноканале выделяются определенные полосы (определенные несущие частоты).

Ориентация сети MAP на работу в цеховых условиях, где возможны сильные помехи от силового электрооборудования, предопределила передачу данных в сети с использованием несущей частоты, обладающую большей помехоустойчивостью по сравнению с помехоустойчивостью при прямой передаче дискретной информации. Необходимость обеспечить управление технологическим оборудованием в реальном масштабе времени потребовала высокой скорости передачи данных, обеспечения небольшой максимальной задержки в передаче сообщения.

Указанные преимущества и особенности электромагнитных устройств позволяют решать многие специфические задачи, которые нельзя решить с помощью других элементов. В ряде случаев они могут успешно конкурировать с устройствами, выполненными на другой элементной базе, например на полупроводниковой. Так, в устройствах хранения дискретной информации доминирующее положение в течение длительного периода времени занимают ферритовые сердечники, выполненные из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Устройства памяти на ферритовых сердечниках, по прогнозам специалистов, будут находить широкое применение и в ближайшее десятилетие, несмотря на то что разработаны устройства на полупроводниковых интегральных микросхемах.

В зависимости от особенностей устройства, в которых используются материалы с ППГ, требования к ним могут быть различны. Так, материалы, предназначенные для работы в устройствах переработки дискретной информации, должны отличаться небольшим значением коэрцитивной силы Нс. Наоборот, материалы, предназначенные для работы в устройствах хранения дискретной информации, в которых для переключения сердечников используется принцип совпадения нескольких токов, должны иметь большое значение На для обеспечения высокого быстродействия.