Автоматты басқару және ақпараттар теориясынан мәліметтер

Кіріспе

Өзінің өтімділік сипаттамалары бойынша шалаөткізгіштер электрондық (n – типті) және кемтіктік (p – типті) болады. n – типті шалақткізгіштерде қозғалмалы зарядты тасушылар теріс таңбалы электрондар, ал р – типті өткізгіштерде оң таңбалы кемтіктік болып келеді.
n - типті шалаөткізгіш. Егер 4 – валентті германийге 5 – валентті мышяк атомын қосса, онда мышяк төрт көршілес германий атомдарымен ковалентті байланыс құрады. Мышяк атомының бесінші валентті электроны ковалентті байланысқа қатыспайды. Ол мышьяк атомының ядросымен өте нашар байланысқан, сондықтан бөлме температурасында одан оңай бөлінеді. Осыныі нәтижесінде шалаөткізгіште бос электрондар пайда болады, ал мышьяктың атомы оң зарядталған ионға айналады. Кемтік пайда болмайды. Кез келген шала өткізгіште, концентрациясы басымдау заряд тасымалдаушылар – негізгі заряд тасымалдаушылар деп аталады. Негізгілерден басқа зарядты негізгі емес тасымалдаушылар да кездеседі.
р – типті шалаөткізгіш. Егер 4 – валентті германийге кез келген 3 – валентті элементті қосса, мысалы, индий, онда индий атомы германий атомын алмастырады және көршілес атомдармен ковалентті байланысқа түседі. Индийдің 3 – валенттік байланысы болғандықтан онда байланыстардың біреуі индий атомының германиймен байланысы толтырылмай қалады, яғни индий атомының жанында кемтік пайда болады. Бұл кемтікті көршілес германий атомының 4 – валентті электроны толтырады, өзінің орнында кемтікті қалдырып, оны басқа көршілес германий атомының байланысқан электроны толтырады, және с.с. Индий атомы электронды қосып алып, теріс таңбалы ионға айналады.
p – n өткелінің қасиеті. Жартылай өткізгіш құрылғылар қазіргі заманға электрондық техниканың негізгі құралы болып табылады. Олар радиоқабылдағыштарда, микрокалькуляторларда, ЭЕМ – де, теледидарларда қолданылады. Жартылайөткізгіш құрылғылардың көпшілігінің жұмыс істеу принципі p – n өткеліне негізделген.

Жартылайөткізгіш p – n деп, акцепторлы және донорлы типтердің орнында пайда болатын жұқа қабат.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

61.Негізгі және негізгі емес тасымалдағыштардың кеңістіктік аймақтары.
Өзінің өтімділік сипаттамалары бойынша шалаөткізгіштер электрондық (n - типті) және кемтіктік (p - типті) болады. n - типті шалақткізгіштерде қозғалмалы зарядты тасушылар теріс таңбалы электрондар, ал р - типті өткізгіштерде оң таңбалы кемтіктік болып келеді.
n - типті шалаөткізгіш. Егер 4 - валентті германийге 5 - валентті мышяк атомын қосса, онда мышяк төрт көршілес германий атомдарымен ковалентті байланыс құрады. Мышяк атомының бесінші валентті электроны ковалентті байланысқа қатыспайды. Ол мышьяк атомының ядросымен өте нашар байланысқан, сондықтан бөлме температурасында одан оңай бөлінеді. Осыныі нәтижесінде шалаөткізгіште бос электрондар пайда болады, ал мышьяктың атомы оң зарядталған ионға айналады. Кемтік пайда болмайды. Кез келген шала өткізгіште, концентрациясы басымдау заряд тасымалдаушылар - негізгі заряд тасымалдаушылар деп аталады. Негізгілерден басқа зарядты негізгі емес тасымалдаушылар да кездеседі.
р - типті шалаөткізгіш. Егер 4 - валентті германийге кез келген 3 - валентті элементті қосса, мысалы, индий, онда индий атомы германий атомын алмастырады және көршілес атомдармен ковалентті байланысқа түседі. Индийдің 3 - валенттік байланысы болғандықтан онда байланыстардың біреуі индий атомының германиймен байланысы толтырылмай қалады, яғни индий атомының жанында кемтік пайда болады. Бұл кемтікті көршілес германий атомының 4 - валентті электроны толтырады, өзінің орнында кемтікті қалдырып, оны басқа көршілес германий атомының байланысқан электроны толтырады, және с.с. Индий атомы электронды қосып алып, теріс таңбалы ионға айналады.
62.Тасымалдаушылар концентрациясының p - n өткелінің потенциалына тәуелділігі.
p - n өткелінің қасиеті. Жартылай өткізгіш құрылғылар қазіргі заманға электрондық техниканың негізгі құралы болып табылады. Олар радиоқабылдағыштарда, микрокалькуляторларда, ЭЕМ - де, теледидарларда қолданылады. Жартылайөткізгіш құрылғылардың көпшілігінің жұмыс істеу принципі p - n өткеліне негізделген.

Жартылайөткізгіш p - n деп, акцепторлы және донорлы типтердің орнында пайда болатын жұқа қабат.

63.p - n өткелі арқылы өтетін ток күшінің формуласы.
ІД = Iкері (е Un Uт - 1)

64.Эмиттер, база, коллектор арқылы токтардың арасындағы байланыс.
Iэ = Iк + Iб

Iэ = Iэл + Iэр
Іб = h21б * Іэ - Ікб кері
65.Дифференциалдаушы күшейткіш

n-p-n биполярлы тразистордың электрондық көпірдегі дифференциалдаушы күшейткішінің тізбегі (схема).
Дифференциалдаушы күшейткіш - екі кірісі бар электрондық күшейткіш. Шығыс сигналы кіріс кернеуіне тең. Ол синфаза құрамында аз мөлшерлі кернеуді бөліп шығару үшін қолданылады. Дифференциалдаушы күшейткіште шығыс сигнал бір фазалы және дифференциалдаушы болуы да мүмкін. Ол шығыс каскадының құрылымына байланысты анықталады.
- ОУ базасындағы дифференциалдаушы күшейткіштің схемасы.
Uшығ = - RC dUdt
Uшығ = U1 - U2
C = 1 мкФ = 10[-6]Ф
R = 106 Ом = 1МОм
69.аналогты интегратор сүлбесі. Интегратор мен дифференциатор - реттелген аналогты схемалардың ішіндегі маңызды сызбалыры. Интегратор дифференциал теңдеулерді немесе кернеудің интегралын алу схемаларында қолданылады. Дифференциатор - кіріс сигналының пропорционалды жылдамдығының өзгеруі кезіндегі шығыс сигналын алуда қолданылады.
Интегратор.
Интегралдайтын тізбектер электрлік кіріс сигналдарын интегралдау кезіне арналған. Кіріс сигналының көлемі жалпы түрде:
Uвх(t)= Uвых(0) + K Uвx(t)dt,
Uвых(0) - t = 0 болған кездегі кіріс сигналының бастапқы мәні., К - пропорционалдық коэффициенті.
Қарапайым пассивті интегралдайтын тізбек - RC элементтерінен құралған төртполюсті болып келеді.

RC тізбекті интегралдайтын идиалды фронтпен тікбұрышты импульстің берілуі кезінде кернеу экспоненциалды заң бойынша күшейеді: , мұнда t=RC.
Маклорен қатарына жіктейтін болсақ
Uвых(t) = Uвx [ l- l+lt -12! (tt)2+...+ln(tt)n]
Ограничившись первыми тремя членами разложения, получим

Бірінші мүше Uвых(t) идиалды интегралдауда, екінші - интегралдаудың қателігін білдіреді. Бұл қателік t = tи болғанда мағынаға ие болады

импульс моментінің аяқталу кезінде шығыс кернеуі мына мәнге ие болады:
Uвых(t)= Uвхtиt (1-tи2t),
Қарапайым RC тізбек нақты кіріс сигналдарын интегралдауда сирек қолданады.
t = tи болғандағы соңғы интегралдаудың қателігі:
= d (Uвхtиt) = tи2t
қарапайым ОУ интеграторының схемасы:

Рис. 2.6

, мұнда Q - электрлік заряд, U - кернеу, сонда Q = CU және зарядты уақыт бірлігі бойынша өзгертсек, яғни ток конденсатор арқылы тең

Егер ОУ идиалға жақын болса, яғни Ir= Ic, сонда

Uд= 0, и Uc= - Uвых осындай болғанда жазылады:

Осы теңдікті шеше отырып dUвых, табамыз:
,
Ал интегралдасақ:
.
74. Логикалық элемент НЕМЕСЕ
Бұл элементтің бірнеше кірістері мен жалпы бір шығысы бар.Немесе логикалық элементі логикалық қосу амалын орындайды.
F=X1+X2+...+Xn ,
Мұндағы , F функция, X1+X2+...+Xn аргументтер
Осыдан функция F=0,егер барлық аргументтер 0-ге тең болса,ал F= 1 ,егер де аргументтердің біреуі, не бірнешеуі, небәрі ге тең болса, НЕМЕСЕ логикалық элементі көбінесе диодтар арқылы жасалады.
F=1 мәні схеманың шығысында қандай да болсын диодтың немесе бірнеше диодтың кіріс сигнал келгенде ашылуына байланысты пайда болады.
Логикалық элементтер -- логика алгебрасы ережелеріне сәйкес кіріс сигналдарымен қарапайым логикалық операцияларды (функцияларды) жүзеге асыратын электрондық құрылғылар. Осындай операцияларға логикалық қосу -- '''дизъюнкция''' ("немесе"), көбейту -- '''конъюнкция''' ("және"), терістеу -- '''инвертирлеу''' ("емес") жатады. Ақпараттық сигналдар ретінде электр кернеуі немесе тогының дискреттік мәндері (деңгейлері) қолданылады. Логикалық элементтер функционалдық белгіленуі, ақпарат беру әдісі, сұлбатех. шешімі және пайдаланылатын электрондық құралдары бойынша ажыратылады. Күрделі Логикалық элементтер қарапайым операциялар орындайтын элементтерді біріктіру арқылы жасалады. Логикалық элементтер компьютерлердің, цифрлық автоматтардың элементтік негізін қалайды.
Дизъюнкция. Бір күрделі пікір оған кіретін пікірлердің кем дегенде біреуі ақиқат болған жағдайда ақиқат болады.

X1
X2
f1(X1,X2)
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1

X1 НЕМЕСЕ X2 деп оқылады:
Еркін құрылғыны синтездеу техникалық (физикалық) есебі ЛАФ - ын құру математикалық есебіне әкелінеді.
Еркін ЛАФ - ын құру үшін байланыстың қандай көлемі қажет деген сұрақ әрине пайда болады. Бұл сұрақтың жауабы бірмәнді емес. Мысалы f0 (0 тұрақтысы), f15 (1 тұрақтысы) функциялары көмегімен еркін ЛАФ - ын құруға болмайтынын көреміз. Оны тек инвертордың көмегімен құру да мүмкін емес. Бірақ оны f7, f1, f10 немесе f7, f1, f12 көмегімен құруға болатыны анық.
Бұл элементар ЛАФ - ның жиыны конъюнкция, дизъюнкция және теріске шығарудың базисі деп аталады. ЛАФ - ын математикалық ұйымдастыру кезіндегі ең кең тараған базис. Бұдан басқа базистер де бар: , +, 1,
Сол сияқты бір элементті базистер бар: f8 - Пирса тілсызығы, f14 - Шеффер штрихы, ЖӘНЕ-ЕМЕС, НЕМЕСЕ-ЕМЕС.
Құрылғының техникалық синтезі үшін нақты құрылғыны құруға мүмкіндік беретін, ЛАФ - ры базис құратын элементтердің қандай да бір терімі болуы керек.
Бірақ, айтып кеткендей ЛАФ - ын синтездеу есебі - идеал модель.
75. Логикалық элемент ЖӘНЕ
Логикалық элементтер -- логика алгебрасы ережелеріне сәйкес кіріс сигналдарымен қарапайым логикалық операцияларды (функцияларды) жүзеге асыратын электрондық құрылғылар. Осындай операцияларға логикалық қосу -- '''дизъюнкция''' ("немесе"), көбейту -- '''конъюнкция''' ("және"), терістеу -- '''инвертирлеу''' ("емес") жатады. Қарапайым Логикалық элементтердің шартты белгілері суретте көрсетілген. Ақпараттық сигналдар ретінде электр кернеуі немесе тогының дискреттік мәндері (деңгейлері) қолданылады. Логикалық элементтер компьютерлердің, цифрлық автоматтардың элементтік негізін қалайды.
Бұл элементте бірнеше кірістер мен бір шығыс бар: ЖӘНЕ логикалық элементі логикалық көбейту амалын орындайды:
F=X1.X2 ... .Xn
Бұл жерде F=0 , егер де оның аргументтерінің біреуі 0-ге тең болса, F=1 ,егер барлық аргументтер 1-ге тең болса конъюнкцияланады.
Конъюнкция. Екі пікірді алайық:
А=Москва - РФ астанасы
В=екі-екім төрт
онда А & В күрделі пікірі ақиқат болады, өйткені бұл екі пікір де ақиқат.
Егер ақиқат пікірге '1' мәнін ал жалғанға '0' мәнін жазсақ онда пікірді көбейтінді деп айтуға болады. Бұл жағдайда конъюнкция үшін ақиқаттық кестесі көбейту кестесіне сәйкес келеді.

X1
X2
f1(X1,X2)
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1

Конъюнкция функциясы екі пікір бір уақытта ақиқат болған жағдайда ғана ақиқат.

Компаратор
Компаратор(латынша: comparo - салыстырамын) -- геодезияда сызықтық өлшем аппараттарының ұзындықтарын эталон ұзындығымен салыстыру арқылы анықтайтын құрылғы; оптикалық-механикалық және интерференциялык болып екіге бөлінеді.
Компаратор (comparator) -мәліметтердің екі көшірмесін салыстыра отырып, олардың дұрыстығын, ұқсастығын тексеру құрылғысы; өлшенетін шаманы эталонмен салыстыруға арналған өлшеу аспабы. Қарапайым салыстырғыштардың шығысында екі санның теңдік (1) немесе теңсіздік (0) сигналдары құрастырылады. Күрделірек салыстырғыштар екі санның қайсысы үлкен екендігін де көрсетеді.
компьютердегі уақыт өлшеу регистрі. Онымен (теңеуішпен) салыстырғанда сағат көрсеткіштерінің жоғары болуы процессор жұмысын уақытша үзуді шақырады

76. Логикалық элемент ЖОҚ. Логикалық элементтер -- логика алгебрасы ережелеріне сәйкес кіріс сигналдарымен қарапайым логикалық операцияларды (функцияларды) жүзеге асыратын электрондық құрылғылар. Осындай операцияларға логикалық қосу -- '''дизъюнкция'''("немесе"), көбейту -- '''конъюнкция''' ("және"), терістеу -- '''инвертирлеу''' ("емес") жатады. Қарапайым Логикалық элементтердің шартты белгілері суретте көрсетілген. Ақпараттық сигналдар ретінде электр кернеуі немесе тогының дискреттік мәндері (деңгейлері) қолданылады.
Логикалық элементтер функционалдық белгіленуі, ақпарат беру әдісі, сұлбатех. шешімі және пайдаланылатын электрондық құралдары бойынша ажыратылады. Күрделі Логикалық элементтер қарапайым операциялар орындайтын элементтерді біріктіру арқылы жасалады.
Инверсия. Х ЕМЕС немесе 'Х' - ті теріске шығару деп оқылады.
Мысалға мынадай пікірді алайық: А=Киев-Франция астанасы, онда күрделі А ЕМЕС пікірі А дұрыс емес екенін, яғни Киев-Франция астанасы емес екенін білдіреді.
Қарапайым пікірлерден күрделі пікірлерді байланыстарды қолданып құруға болады.
Логикалық байланыстар - аргументтері қарапайым пікірлер болып келетін ЛАФ - ры.
77.Жады элементі.Оперативтік жады ақпаратты сақтау үшін негізгі жады болып келеді. Ол өлшемі 1 байт болатын жады ұяшықтарынан тұратын бір өлшемді массив түрінде ұйымдастырылған. Әрбір байтта 00000 - ден FFFFFh - қа дейінгі аралығында 20 биттік бірегей физикалық адресі болады. Осылайша оперативтік жадының адрестік кеңістігі 220 = 1Мбайт. Жадының кез келген екі көрші байттары 16 - битті сөз ретінде құрастырылуы мүмкін. Сөздің кіші байтында кіші адрес болады, үлкенінде үлкен. Сөзді алатын 1F8Ah оналтылық саны жадыда 8Ah, 1Fh тізбегінде орналастырылады. Сөз адресі оның кіші байтының адресі болып саналады. Сондықтан жадының 20 биттік адресі байт адресі ретінде және сөз ретінде де қарастырыла береді. Оперативтік жадының адрестік кеңістігі сегменттерге бөлінеді. Сегмент оперативтік жадының көршілес ұяшықтарынан тұрады және тәуелсіз, бөлек адрестелетін жады бірлігі болып келеді. Дербес ЭЕМ - нің базалық архитектурасында оның шектелген көлемі бар 216 = 64Кбайт. Әрбір сегментке бастапқы (базалық) адрес тағайындалады, ол оперативтік жадының адрестік алаңындағы сегменттің бірінші байт адресі болып келеді. Ұяшықтың физикалық адресі сегмент адресінен және сегмент басына қатысты жады ұяшығының жылжуынан құралады (ішкі сегменттік жылжу). Жылжыту және сегмент адресінің мәндерін сақтау үшін 16 биттік сөздер қолданылады. 20 - битті физикалық адресті алу үшін микропроцессор келесі операцияларды автоматты түрде орындайды. Сегменттің базалық адресінің мәні 16 - ға көбейтіледі (4 разрядқа оңға қарай жылжу) де сегменттің жылжу мәнімен қосылады. Нәтижесінде физикалық адрестің 20 - битті мәні алынады. Қосқан кезде үлкен биттен ауыстыру пайда болуы мүмкін, ол қарастырылмайды. Бұл оперативтік жадының сақиналық принцип бойынша ұйымдастырылуына әкеледі. Максималды FFFFFh адресі бар ұяшықтан кейін 00000h адресі бар ұяшық тұрады.
Сегменттер оперативтік жадының нақты адресіне байланбаған және жадының әрбір ұяшығы бір уақытта бірнеше сегментке жатуы мүмкін, өйткені сегменттің базалық адресі кез келген 16 - битті мәнмен анықталуы мүмкін.
78.Триггер - екілік кодтың бір зарядын сақтайтын, компьютер регистрында
кең қолданылатын электрондық схема. Триггер екілік санау жүйесіндегі 1
жəне 0 болатын, екі тұрақты күйі бар. Триггер темині trigger - ілмек -деген
ағылшын сөзінен шықан. Триггердің ең кең тараған түрінің бірі RS-триггері
(R жəне S, сəйкесінше set - орнату жəне reset - қайта жүктеу). Белгіленуі 3-
суретте келтірілген.

3-сурет. RS-триггері.

ЖƏНЕ-НЕМЕСЕ жəне НЕМЕСЕ-ЕМЕС операциялармен жұмыс жасайтын интеградық схемалар микроэлектрониканың базалық элементі деп аталады.
Логикалық элементтердің негізгі параметрлері.
Логикалық элементтер көптеген параметрлермен мінездемеленеді. Соның ішіндегі
негізгілері:
-кірісті біріктіретін коэффициент логикалық айнымалыларды беруге арналған, элементтің кірістер санын анықтайды. Көп санды кірісі бар элемент кең көлемде қызымет атқара алады.
-жүктеу мүмкіндігі (кіріс бойынша тармақталу коэффициенті) берілген элементті шығару үшін қосылған сəйкес элементтер кірісінің саннын анықтайды. Коэффиценті барынша жоғары болса, сандық құрылғыны құрастыру үшін соншалықты аз санды элемент керек болады.
-шапшаңдығы негізгі параметрлерінің бірі болып табылады. Элементің кірісімен шығысына дейінгі сигналдың өту ұзақтығын бағалайды.
-кедергі тұрақтылығы элементің жұмыс істеуін бұзбайтын кедергілердің ең үлкен мəнімен анықталады.
Барлық қарастырылған архитектуралар келесідей базалық түйінен жəне схемалық элементпен шоғырланған: жады жай уақытта триггер мүмкіндігін қолданады; регистр, сумматор - толық сумматор немесе жартылай сумматор; дешифратор.
79.Шифраторлар
Шифратор (Coder) - сигналға сәйкесті код қалыптастырушы құрылғы. Мысал ретінде сегіз кірісті (X7 ... X0) шифратордың схемасын құру жолын қарастыралық. Кіріс саны сегіз болғандықтан, ол үшразрядты код (C2 ... C0, CODE) қалыптастыру керек және кодтың қалыптасқанын жеке сигнал (O, OUT) арқылы құптауы керек (бұл сигнал қалыптасқан кодты қажетті жады буферіне жазып алуға пайдаланылады). Үлкен құрылымның құрамындағы жеке қызмет буындары әдетте, кезекпен істейді, бұл олардың іске қосу кірісіне сәйкесті деңгейлі сигнал жіберілуі арқылы жүзеге асырылады. Осындай іске қосу кірісі (I, IN) біздің құрастыратын шифраторда да ескерілгені дұрыс. Тағы бір ескеретін мәселе: қалыпты қызмет буындарының іске қосу кірісі мен құптау шығысындағы сигналдың жандандыру деңгейі төменгі (0) мәнінде алынады. Шифратордың информациялық кірістеріне түсетін сигналдардың да жандандыру деңгейі төменгі (0) мәнінде болғаны бұндай құрылғыны іс жүзінде құруға ыңғайлы болады.
Шифратордың келтірілген түсіндірме суреттемесі оның ақиқаттық кестесін құруға толық мәлімет береді, келтірілген түсіндірме мәліметтерінің негізінде сол кестені (1.8-кесте) құралық.
1.8 К е с т е
I
Xi
C2
C1
C0
O
0
0
0
0
0
0

1
0
0
1
0

2
0
1
0
0

3
0
1
1
0

4
1
0
0
0

5
1
0
1
0

6
1
1
0
0

7
1
1
1
0
1
x
0
0
0
1

Бұл өрнектер алдымен НЕМЕСЕ функциялары арқылы жазылып, сосын де Морган заңын пайдалану арқылы ЖӘНЕ-ЕМЕС функциясымен суреттелген түріне түрлендірілді; оған тағы бір себеп - ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерінің олардың ішкі құрылымына байланысты тез әрекеттілігі басқа элементтермен салыстырғанда жоғары болады. Шифратор схемада шартты сызба белгілемесімен (1.11, a-сурет) көр-сетіледі, ал 1.11, b-суретте Electronics Workbench бағдарламасының мүмкін-дігін пайдалану арқылы жүзеге асырылған алдыңғы жиналған схеманың біріктірілген жеке блок (Subcircuit) түріндегі суреттемесі келтірілген (оның сәйкесті шықпалары олардың келтірілген құрылым схемасындағы орналастырылым бағытына сай шығарылған). Құрылған шифратордың айта кететін бір кемшілігі бар, оған екі сигнал қатар жіберілген жағдайда оның шығарған коды шым-шытырық бірдеңеге айналып кетеді. Осындай жағдайды болдырмас үшін шифратордың өндірісте шығарылатын микросхемалары (мысалы, 74148 микросхемасы), әдетте, мәртебелі түрде құрылады. Яғни олар түскен бірнеше сигналдың белгіленген мәртебесі жоғарғысының кодын шығарады да қалғандарына көңіл бөлмейді. Шифратордың өлшемін ұлғайту.Көптеген жағдайда таңдап алынған шифратор микросхемасының өлшемі (кіріс саны) қойылған талапқа сай келмей, оны ұлғайту қажет болады. Мысалы, 74148 микросхемасы сегіз кірісті мәртебелі шифратор қызметін атқарады. Осындай миросхемалар негізінде (немесе алдыңғы құрылған схеманың жабық түріндегі блогы арқылы) кіріс саны екі есе ұлғайтылған шифратор құруға болады .Дешифраторлар.Дешифратор (Decoder) - кірістеріне түскен екілік кодқа сәйкесті шығысында сигнал қалыптастырушы құрылғы. Мысал ретінде төрт теріс шығысты (Q3 ... Q0) дешифратордың схемасын құру жолын қарастыралық. Шығыс саны төртеу болғандықтан, оның кірісіне түсетін код екіразрядты (A1A0) болады. Дешифратордың іске қосу кірісіндегі (E, Enable) сигналдың жандандыру деңгейін төменгі (0) мәнінде алалық. Дешифратордың келтірілген түсіндірме суреттемесінің негізінде, оның ақиқаттық кестесін (1.9-кесте) құрайық.
1.9 К е с т е
E
A1
A0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
0
0
1
1
1
0

0
1
1
1
0
1

1
0
1
0
1
1

1
1
0
1
1
1
1
x
X
1
1
1
1
Дешифратор схемада шартты сызба белгілемесімен (1.14, a-сурет) көрсетіледі, ал 1.14, b-суретте оның жиналған схемасының біріктірілген жеке блок түріндегі суреттемесі келтірілген.
Дешифратор негізінде қиыстырма құрылғы құру.Күрделі логикалық функцияның өрнегінің жазылу тәртібін қарастыру кезінде (1.1.4-тарау) функцияның алынған логикалық өрнегіне (1.1) көз салсақ, ондағы әрбір термнің тура сегіз шығысты дешифратордың сәйкесті шығыстарының адресі екендігін көреміз. Демек, осындай дешифратордың сәйкесті шығыстарын бескірісті НЕМЕСЕ элементінің кірістеріне жалғау арқылы берілген функцияны жүзеге асыруға болады. Егер дешифратор теріс шығысты болса, онда (1.1) өрнегін де Морган заңы арқылы түрлендіреміз:
Алынған өрнектен берілген құрылғының қызметін теріс шығысты дешифратор негізінде жүзеге асыру үшін оның сәйкесті шығыстарына бескірісті ЖӘНЕ-ЕМЕС элементін жалғау жеткілікті екендігі көрініп тұр
Қиыстырма құрылғыны дешифратор негізінде құру тәсілі - аса ыңғайлы тәсіл: біріншіден, логикалық өрнекті минимизациялаудың қажеті жоқ (дәлірек айтқанда, өрнектің де қажеті жоқ, қажетті жалғамдар кестеден көрініп тұр), екіншіден, жалғыз дешифратор негізінде бірнеше функцияны қатар жүзеге асыруға болады.
80.МультиплексорларМультиплексор кірістерінің біреуін шығысына қосатын ауыстырғыш қызметін атқарады, қажетті кірістің таңдалуы сілтеу сөзімен жүзеге асырылады. Мультиплексордың кірістері екі топқа бөлінеді: дерек кірістері мен сілтеу кірістері. Мультиплексордың кірісті сілтеуге дешифраторды пайдалану арқылы құрылған схемасы 1.16, a-суретте, ал оның шартты сызба белгілемесі 1.16, b-суретте келтірілген.Бірнеше мультиплексорды қатар қосу арқылы бірнешеразрядты (мысалы, сегізразрядты) сөздердің біреуін бір арнаға жіберу жұмысын атқаратын мультиплексорлық құрылым құру қиын емес, бұндай құрылымдарды арналы мультиплексор деп атауға болады.
Мультиплексор негізінде қиыстырма құрылғы құруДешифраторлар сияқты мультиплексорлар негізінде де қиыстырма құрылғылардың жұмысын жүзеге асыруға болады. Біз оның екі жолын (тәсілін) қарастыралық.Бірінші тәсілде жүзеге асырылуы қажетті функцияның сәйкесті аргументтер жинағындағы мәндері мультиплексордың дерек кірістеріне, ал аргумент мәндері оның адрестік кірістеріне беріледі. Бұл жерде мультиплексордың сілтеу (адрестік) кірістерінің саны функцияның аргументтерінің санымен (n) бірдей болу керек, демек, оның дерек кірістерінің саны 2n болады. 1.10-кестеде берілген функцияның осы тәсілмен, яғни сегізкірісті мультиплексор негізінде жүзеге асырылуы 1.17, a-суретте көрсетілген. Бұндағы жеке блок түрінде суреттелген мультиплексордың дерек кірістерінің шықпалары сол жағына, ал сілтеу кірістерінің шықпалары оның үстіңгі жағына орналастырылған.
1.10 К е с т е
X2
X1
X0
Y
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
Екінші тәсіл, функцияның аргументтерінің саны мультиплексордың сілтеу кірістерінің санынан артық болған жағдайда қолданылады. Бұл кезде мультиплексордың сілтеу кірістеріне аргумент сигналдарының бір бөлігі беріледі де қалғаны оның дерек кірістерін реттеуге пайдаланылады. Келтірілген функцияның осы тәсілмен төрткірісті мультиплексор негізінде жүзеге асырылуы 1.17, b-суретте келтірілген. Бұнда A2 және A1 аргументтері мультиплексордың сілтеу сигналдары ретінде, ал A0 аргументі оның дерек кірістерін реттеуге пайдаланылған. ДемультиплексорларДемультиплексор дерек кірісіндегі сигналды сілтеу коды арқылы анықталған шығысына жіберетін құрылғы. Демультиплексордың дешифратор арқылы құрылған схемасы 1.18, a-суретте, ал оның шартты сызба белгілемесі 1.18, b-суретте келтірілген.
82Аналогті сандық түрлендіргіш (Аналого-цифровой преобразователь, АЦП; analog- to- digital converter).
1. Әрі қарай өңдеуге немесе байланыс арналары бойынша тарату мақсатымен аналогті сигналды сандық кодаға түрлендіру үшін қолданатын құрылғы. 2. Аналогті сигналдарды сандық сигналдарға түрлендіретін құрылғы. Уақыт бойынша үздіксіз берілетін сигналды үзікті (дискретті) сандық түрге айналдырады.
85. Де Бройль тұжырымы. Электрон классикалық механика заңдарына бағынатын бөлшек деген пікірдің қате болғандығы анықталды. Жарықтың табиғаты мен жайылуын зерттеу арқылы, оның корпускулалық және толқындық қасиеттер көрсететіні дәлелденді. Фотонның корпускулалық қасиеттері Планк теңдеуімен сипатталады:Е=h·v.
Осыған сәйкес фотон бөлінеді және дискреттік туынды түрінде кездеседі. Фотонның толқындық қасиеттері келесі теңдеумен өрнектеледі: λ·ν=с, мұнда электромагниттік тербелістің толқын ұзындығын λ оның жиілігі v және жарық жылдамдығымен с байланыстырады. Фотон толқындық қасиет көрсететіндіктен, толқын ұзындығы түсінігі қолданылады.
Берілген теңдеулерден фотонның корпускулалық қасиеті (Е) мен оның толқындық сипаттамалары (λ) арасындағы байланыс шығады:
E=(h·c)λ.
Энергиясы бар фотонда белгілі масса m болады және бұл жағдай Энштейн теңдеуімен беріледі: Е= mc2.
Соңғы екі теңдеуден, (h·c)λ= mc2.
Осыдан толқын ұзындығы мен фотон массасын байланыстыратын теңдеу шығады: λ=h(mc).
Дене массасының оның жылдамдығына көбейтіндісі қозғалыс мөлшері немесе оның импульсі деп аталады. Импульсті р әрпімен белгілеп, түбегейлі теңдеу аламыз: λ=hp.
1924 жылы Луи де Бройль жарықтың затқа әсер еткенде екі жақты табиғатын ұсынды. Заттың қозғалысы толқынның жайылуымен қатар қарастырылды. Сонда λ=h(m·υ),
мұндағы υ - массасы m бөлшектің қозғалыс жылдамдығы. Бірнеше жылдан кейін және кейінірек жарықтың корпускулалы - толқындық дуализмін дәлелдейтін эксперименттік нәтижелер алынды. Мысалы, электрондар, нейтрондар және жеңіл атомдар ағындары кейбір заттардың кристалдық торлары арқылы өткенде интерференциялық және дифракциялық құбылыстар көрсетеді. Қазіргі кезде электрондардың және басқа микробөлшектердің толқындық қасиеттері кеңінен қолданылады. Мысалы, электронографияда және нейтронографияда - электрондар және нейтрондар дифракциясына негізделген зат құрылысын зерттеу әдістерінде.
86. Шредингер теңдеуі, толқындық теңдеу - релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі. Мұны алғаш рет Э.Шредингер тапты (1926). Ньютонның механикадағы қозғалыс теңдеулері мен Максвелл электрдинамикадағы теңдеулері классик. физикада қандай түбегейлі рөл атқарса, Шредингер теңдеуі кванттық механикада сондай рөл атқарады. Шредингер теңдеуі толқындық функция (пси функция) арқылы кванттық нысандар күйінің уақыт бойынша өзгеруін сипаттайды. Егер бастапқы кездегі толқындық функцияның мәні 0 белгілі болса, онда Шредингер теңдеуін шешу арқылы осы функцияның кез келген уақыт мезетіндегі мәнін (x, y, z, t) табуға болады. V(x, y, z, t) потенциалы тудыратын күштің әсерінен қозғалатын, массасы m бөлшек үшін Шредингер т. мына түрде жазылады: , мұндағы d2dx2+d2dy2+d2dz2 Лаплас операторы, =h2 - Планк тұрақтысы. Бұл теңдеу Шредингердің уақытқа тәуелді теңдеуі деп аталады. Егер V уақытқа тәуелсіз болса, онда Шредингер теңдеуі төмендегі түрде жазылады: , мұндағы Е-кванттық жүйенің толық энергиясы. Бұл теңдеу Шредингердің стационер күйдегі теңдеуі деп аталады. Кеңістіктің шектелген аумағында қозғалатын кванттық жүйелер (бөлшектер) үлесі Шредингер теңдеуінің шешімі энергияның кейбір дискретті (үздікті) мәндерінде n1, n2, ..., nn, ... ғана болады; бұл қатардың мүшелері бүтін кванттық сандармен (n) нөмірленеді. Әрбір n-нің мәніне n (x, y, z) толқындық функциясы сәйкес келеді. Толқындық функцияның толық жиынтығы n1, n2, ..., n, белгілі болса, кванттық жүйенің барлық параметрлерін анықтауға болады. Шредингер теңдеуі табиғаттағы микробөлшектердің бөлшектік-толқындық қасиеттерін матем. өрнек арқылы толық сипаттайды және ол сәйкестік принциптерін қанағаттандырады. Бұл теңдеу шекті жағдайда (де Бройль толқынының ұзындығы қарастырылып отырған қозғалыстың өлшемдерінен әжептәуір кіші болғанда) бөлшектердің қозғалысын классик. механика заңдарымен сипаттауға мүмкіндік береді. Шредингер теңдеуінен қозғалысты траектория арқылы сипаттайтын классик. механика теңдеулеріне ауысу толқындық оптикадан геометрик. оптикаға ауысуға ұқсас. Матем. көзқарас бойынша Шредингер теңдеуі толқындық теңдеуге жатады және өзінің құрылымы бойынша периодты әсер ететін жіңішке ішектің тербелісін сипаттайтын теңдеуге ұқсас. Бірақ ішектің тербелісін сипаттайтын теңдеудің шешімі берілген уақыт мерзіміндегі ішектің геометр. пішінін беретін болса, ал Шредингер теңдеуі шешімінің тікелей физикалық мағынасы болмайды. Дегенмен толқындық функция квадратының n(x, y, z, t)2 физикалық мағынасы бар. Ол бөлшектің температурасы ӘС уақыт мезетіндегі координаттары x, y, z, нүктенің төңірегінде бірлік көлемде болу ықтималдылығын анықтайды. Ықтималдықтарды қосу теоремасына сүйеніп микробөлшекті температурасы ӘС уақыт кезеңінде шекті V көлемде мына өрнек арқылы табуға болады: мұндағы W - микробөлшектің V көлемде орналасу ықтималдылығы.
88..Кванттық нүкте - өткiзгiш немесе жартылай өткiзгiштiң барлық үш кеңiстiктiң өлшемдерi бойынша және өткiзу қабiлетiнiң болатын электрон шектелген бөлiгi. Нүкте маңызды кванттық эффекттер болу үшiн соншама аз болуы керек. Егер электронның кинетикалық энергия болса бұл жетедi
(d - нүкте, mнiң тән өлшемi - нүктеде тиiмдi массаэлектрона), оның импульсiнiң мерзiмдi екiұштылығымен, бәрiнен артық басқа энергетикалық масштабтар болады: температуралар ең алдымен көбiрек энергетикалық бiрлiк бейнеленген.
Кванттық нүктелердiң түрлерi
(жасауды әдiс бойынша) кванттық нүктелердiң екi түрлерi танып бiледi:
1 эпитаксиаль кванттық нүктелерi;
2 коллоид кванттық нүктелерi.
Кванттық нүктелердiң қолдануы
Органикалық емес те, органикалық та коллоид кванттық нүктелерi дәстүрлi люминофорлардың жақсы алмастыруы болып табылады. Олар тұрақтылық бойынша оларларды асып түседi, жарықтық флуоресценция, сонымен бiрге кейбiр сирек кездесетiн қасиетi болады
Сөздер кванттық нүктелердiң кең қолдануы туралы әлi жақында жүрмедi, бiрақ серiктестiктердiң қатары соңғы жыл бөлшектер өнiмдi мәлiметтердi қолданып базарға босатты. Жаппай бұйымдар да, эксперименталдi үлгiлер де құлағдар етiлген өнiмдердiң арасында болады.
Кванттық нүктелер - кванттық есептеулерде кубитовтың ұсынысы үшiн бас кандидаттардың бiрi.
Кванттық нүкте - QD-LEDтерге дисплейлердiң жасауын бағдарламасы бар болады.
Кванттық нүктелердiң алуының әдiстерi
Кванттық нүктелердiң жасауының екi бас әдiстерi бар болады:
1 заттың жанында ерiтiндiлерде араласатын коллоидтағы синтез
2 эпитаксия - төс етегiнiң бетiндегi кристаллдарды өсiруiн әдiс
89.КВАНТТЫҚ ЖІПТЕР
Кванттық жіптер екi бағыттардағы сақтаушыларының қозғалысына кенет шектелген жартылай өткiзгiш құрылымдар оның энергиясы дегенмен квантталған сипатты тасысады болады. Желiлердiң өткiзу қабiлетiнiң сақтаушылардың шашыратуы жоқ болғанда желiдегi сақтаушылардың шоғырландыруынан сатылы түрмен тәуелдi болатынын көрсетiлген. Кванттық желiлердiң жаттығу жасауын мүмкiндiгi және олардың аспапты қолдануын перспективаларды талқыланады.
Кванттық желiлердiң жасауының әдiстерi
Кванттық желiлердiң эксперименталдi зерттеулерi ( бiрнеше жыл бұл сөзбе-сөз артқа болды) әлем лабораторияларына көпшiлiгiнде қопарылатындасы сол уақытқа әбден жетiлудi биiк дәреженiң жетiп қойылына екi өлшемдi электрондық жүйелерiнiң технологиясы және мұндай молекулалық - сәулелiк эпитаксияның әдiсiнiң құрылымдарының алуы ескiлiктi iс процедураны жеткiлiктi дәрежеде болды. Кванттық желiлердiң жасауының әдiстерiнiң көпшiлiгi сондықтан не бiр әдiс (әдеттегiдей, гетеро құрылымдардың негiзiнде) екi өлшемдi электрондық газы бар жүйеде бағыттардың бiрлерiнде электрондардың қозғалысы әлi шектелген тұрақтанады. Бiрнеше әдiстер ол үшiн барып тұр.
Өте анық олардың iшiнен - бұл (1-шi сурет) литографиялық техника көмегiмен тар жолақ "вырезание\\\" тiкелей \\\лер. Электрондардың энергияларының квантталуы, мұндай аса жоғары шешудiң литографиялық техникасы талап ететiн ен жолақ тап мiндеттi емес iстеуге қасқаятын ангстремнiң жүздiгiндегi енiнiң электрондық желiлерiнiң алулары үшiн сонымен бiрге. Улалған жолақтың бүйiрлеу қырларына әңгiме мынадасы, сонымен қатар жартылай өткiзгiштiң еркiн бетiнде, жарлылануды жiк әдеттегiдей құратын шалағай күйлер құрастырады. Бұл жiк өткiзушi каналдың қосымша тарылуы шақырады, не кванттық эффекттер нәтижеде жолақтардағы ендi - микронның еншiсi оныншы шамасында да бақылауға болады.
90.Кванттық шұңқыр - бұл үштен екi өлшемдерге дейiн бөлшектерiнiң қунақылығын олар жазық жiкте нақ сол қозғалдыра ала шек қоятын потенциалдық шұңқыр. Кванттық - өлшемдi эффекттерi (электрондар немесе тесiктер әдетте) бөлшектердiң Бройльсi толқын ұзындығымен шұңқырының ұзындығы қашан де өзiн көрсетедi, және энергетикалық аймақтардың пайда болуына алып келген салыстырылатын болып қалыптасады.
Миниаймақтардың әрқайсыларының Түп энергиясын жуық шамамен өрнек арқылы бағалауға болады:

, где
# -- аймақтың нөмiрi,
# -- тиiстi квазишылаудың тиiмдi массасы,
-- кванттық шұңқырдың енi.
# Формула тек қана осындайда алаңғасар энергия шұңқырды тереңдiкке қарағандасы аз әдiл
Үшбұрыштық потенциалдық шұңқыр - бұл электр өрiсiсiне зарядтың қозғалысы туралы есептiң дәл шешiм рұқсат ететiн потенциалдарының бос тұруларының кванттық механикасында өтенiң бiрi. Негiзгi оның ерекшелiгi ол салдарынан белгiлi кесу шексiз 3D пайда болатын, кеңiстiк 2D тұрады - жазықтықпен.
(x ) Uның түр ұсынылатын потенциалдық энергиясын қарап шығамыз:
x қайда - 3D-шi координата - электрон, Eның заряды жазықтықпен оның кесуi x = 0 болғанда бойлай жүргiзiлетiн кеңiстiк e - электр өрiсiсiнiң потенциалдық энергия анықтайтын кернеулiгi.
Бiр өлшемдi жағдайдың мәлiметтегi Шредингердiң теңдеуiнiң теңделуi түрде жазып алуға болады:

91.Наноэлементтердегі күй тығыздықтары - (ауданның бiрлiгiне - екi өлшемдi жағдайда) үш өлшемдi жағдайдағы көлемнiң бiрлiгiне энергетикалық деңгейлердiң энергиялардың интервалындағы санын анықтайтын шама. Қатты затты статистикалық физикаға және физикада маңызды параметр болып табылады. Демек, термин фотондарға қолданыла алады, квазишылау қатты дене және қайда жүйелерi үшiн бiр жартылай есептерi үшiн П ауылы өйткенiсi тек қана (әрекеттеспейтiн бөлшектер) өзара әрекеттесумен менсiнбеуге немесе өзара әрекеттесу (бұл күйлердi тығыздықтың түрлендiруiне келтiредi) ашу ретiнде қосуға болады, электрон.

Бөлшек үшiн энергияның күйлерiн тығыздықты есептелу үшiнбiз күйлердiң (импульсты немесе k - кеңiстiк) керi кеңiстiгiндегi тығыздық бастапқыда есептеймiз. Күйлер арасындағы қашықтық шектi шарттармен берiлген. Lның өлшемiнiң жәшiгi шектерiндегi еркiн электрондар және фотондары үшiн, және L керегелер электрондардың өлшеммен кристалды торында үшiн борнның периодты шектi шарттарын қолданамыз - Кармана фоны. Еркiн бөлшектiң толқындық функциясын қолдана аламыз

.
Бос электрон үшін: ,

Мұндағы δ -- дельта-функция Дирака.

Мұндағы -- Планк тұрақтысы
93.Шалөткізгіштің фотонды жұту коэффициенті.
n* электромагниттік толқын былай сипатталады;
(1)
Осында -комплекстіккөрсеткіш преломления, k- жұту немесеэкстинкциялық коэффициент. (1) формулаға n* қойып мынаны аламыз;
(2)
(2) теңдеу жылдамдықпен таралатын жиілігі wболатын толқын
(3)
Тәжірбиеде жарық интенсивтігін мына формуламен өлшейді:
және (4)
Жұтылған фотонның интенсивтік үлкендігі Бугер-Ламберт заңымен анықталады:
(5)
Мұндағы - жұту көрсеткіші, х - жарық түсуінің тереңдігі.Α жұту көрсеткішітолқын ұзындығына тәуелді (немесе түскен сәуле энергиясына) және толқын ұзындығына кері өлшемге ие бола алады.Сәуле энергиясыПланк тұрақтысы h=6,64·10-34 Джс және сәуленің жиілігінің көбейтіндісімен анықталады:
(6)
осында с=3·108 мс- вакуумдағы жарық жылдамдығы , а λ-толқын ұзындығы. Егер жұтылған қабат х=d, онда d қабаттың үлкендігіα·d=D оптикалық тығыздық деп аталады.
(4) пен (5)салыстырабайқайтынымыз
осыдан
96.Информацияны таңбалау
Мəліметтердің бірнешесі - дыбыс, музыка, сурет жəне т.б. - адамның сезім
мүшелерімен тура қабылдауға арналған жəне жалпы жағдайда байланыс каналмен нəтижелі
жіберуге жарамсыз. Сондықтан λ(t) немесе Λ мəліметтерді таңбалайды (кодтау). Таңбалау
процедурасына λ(t) үздіксіз мəліметтерді əдетте дискреттеу процесі де кіргізіледі, яғни
элементарлы дискретті мəліметтер {λi} тізбегіне айналдыру.
Таңбалау (код беру) дегенiмiз информацияны бiр түрден екiншi түрге түрлендiру. Байланыс
техникасында таңбалау хабарды ажыратылатын символдар тiзбегiне айналдыру операциясын бiлдiредi. Реалды жүйелерде теңестiретiн (өшiретiн) шуылдар (қозулар) болады, сондықтан
информация бөлiгi жоғалады. Демек, информацияның (Ι) сақталу заңы dI = 0 теңсiздiгi
түрiнде жазылады. Теңдiк белгiсi асимптотикалық түрде оптималдық таңбалауға сəйкес келедi.
Бір ғана информацияны әртүрлі жолда жазуға болады.Бір белгі тобынан екінші белгі тобына
көшіру жолын код деп атайды. Информацияның кодталуы оның кері кодталуына
(декодталуына) қолайлы болуы керек. Информацияның сақталу, қабылдану, берілу және
өңделу жолдары информацияның кодталу түріне тәуелді болады.
Таңбалау деп жалпы жағдайда қандай да бір алынған ℜ{xj}, (j = 1,2...N) кодтық символдармен
A{λi}, (i = 1,2...K) алфавитті айналдыруды айтады. Əдетте (бірақ міндетте емес) dimℜ{xj}
кодтық символдар алфавиттің мөлшері dimA{λi} көз алфавитттің мөлшерінен аз болады.
Мəліметтерді таңбалау əр түрлі мақсаттарды қуалайды - жіберетін берілгендердің көлемін
қысқарту (берілгендерді сығу), уақыт бірлігінде өтетін информация санын көбейту, жіберу
ақиқаттығын ұлғайту, жіберген кезде информацияның құпиялығын қамтамасыз ету жəне т.б.
97.Информацияны сығу
Информацияны сығу мақсаты - берілген мəліметті сақтау немесе жіберуге қажетті бит санын азайту, бұл мəліметтерді тез жіберуге жəне экономды, қолма-қол сақтауға мүмкіндік береді.
Компьютерлiк техникада информацияны сандық түрге айландыру үшін (яғни 0 жəне 1 тізбегіне) арнайы кестелер (таңбалау кестелер) қолданылады. Ең қарапайым кесте мысалы - ASCII (American Standard Code for Information Interchange), əр символ 8 битпен таңбаланады. 0-ден ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.