Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [ 117 ] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

Рис. 20.19. Двоичная случайная последовательность.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 S 10 II 12 13 14 15 t/T

Рис. 20.20. Генератор псевдослучайных последовательностей с п = = 4 бит.

рис. 20.19. Видно, что распределение временных интервалов логических единиц и нулей произвольное, т. е. в их последовательности не наблюдается никакой закономерности. Если такая последовательность повторяется через определенный период времени, то она называется псевдослучайной. Система не может отличить псевдослучайную последовательность от истинно случайной, если число периодов в последовательности превышает емкость ее памяти [20.2]. Это условие в большинстве случаев выполняется легко.

Большое преимущество псевдослучайных последовательностей заключается в том, что получаются воспроизводимые результаты и возможно снятие осциллограмм. Кроме того, псевдослучайные последовательности для низкочастотного диапазона получить значительно легче чем при использовании большинства естественных источников шума.

Для генерации псевдослучайных последовательностей применяют регистр сдвига, в который определенным образом вводится обратная связь. Обратная связь создается на основе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Апериодические кодовые последовательности, которые может генерировать и-разрядный регистр сдвига, имеют разрядность N = 2 - 1 бит. С помощью 4-раз-рядного регистра сдвига можно, следовательно, получить псевдослучайную последовательность с максимальной длиной 15 бит. Подобная схема представлена на рис. 20.20. Для объяснения принципа ее действия предположим, что регистр сдвига находится в состоянии = 1 и Xj = Хз = = х4 = 0. При поступлении первого тактового импульса информация сдвигается на разряд вправо. Так как после окончания тактового импульса у = Хз®х = О, то первый каскад устанавливается в нуль. После первого тактового импульса получаем состояние х2 = 1 и Xi = Хз = х4 = 0. Поскольку у в этом случае еще остается равным нулю, то после второго тактового импульса в регистр сдвига опять будет введен нуль. После второго такта получим состояние Хз = 1 и х = Х2 = х = 0. Но теперь J = 1. В результате в следующем такте будет вводиться единица, т.е. Xj = = х4 = 1 и Xj = х3 = 0. Продолжение цикла становится ясным из табл. 20.4. Понят-

Таблица 20.4

Таблица состояний 4-разрядного генератора псевдослучайных последовательностей

Di Q2 Q3 44 Регистр сдвига

Рис. 20.21. Логическая схема защиты для генератора псевдослучайных последовательностей.

Рис. 20.22. Схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на четыре входа.

но, что 15-й тактовый импульс опять устанавливает исходное состояние. Естественно, что цикл может начаться с любого другого кода, в том числе и с запрещенного состояния ООО, которое блокирует схему. Необходимо, следовательно, воспрепятствовать появлению этого кода при включении или сбое. Для этого можно применить логическое устройство, показанное на рис. 20.21. При появлении состояния 0000 на выходе элемента НЕ-ИЛИ устанавливается 1 . Эта единица подается на вход регистра сдвига через элемент ИЛИ. Так как в нормальном режиме состояние 0000 не возникает, введенные дополнительные логические элементы не нарушают процесса функционирования.

Совершенно базразлично, с какого выхода снимается псевдостатическая последовательность, поскольку та же самая последовательность поступает с временным сдвигом с каждого выхода.

Для получения последовательности большой длины нужно использовать ре-

гистр сдвига соответствующей разрядности. Для 10-разрядного регистра длина периода составляет 1023 тактовых импульса, для 20-разрядного-1048575. Чтобы действительно достичь максимальной длины периода ЛГ = 2 - 1, необходимо подключить логические схемы цепей обратной связи к строго определенным выходам, во всяком случае к выходу последнего разряда. Какие еще выходы должны быть использованы в линиях обратной связи, зависит от разрядности регистра сдвига. Для построения цепей обратной связи применяются логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, которые соединяются так, как показано на рис. 20.22 [20.3]. При этом используют столько элементов, сколько необходимо для получения требуемого числа входов. Количество таких входов и то, к каким разрядам они должны быть подключены для регистра сдвига с числом разрядов от 3 до 20, можно определить из таблицы 20.5. Для простоты рассмотрим только один случай. Для каждого заданного решения с точкой подсоединения Xj существует симметричное ему решение с точкой подключения х ,. Последняя точка подключения х получается при этом естественно. Вместо точек 3, 5, 7, 8 можно, следовательно, использовать также 1, 3, 5, 8. Часто имеются также и другие комбинации, которые дают максимальный период [20.4]. Вычисление точек подключения весьма затруднительно и поэтому опускается.

Так как для всех схем состояние 0000... исключается, а все другие комбинации встречаются, то на выход в течение Va тактов поступает единица, а в течение /г - 1 тактов-нуль. Таким образом, вероятность получить в каком-либо такте единицу тем ближе к 50%, чем больше разрядность регистра.

Таблица 20.5 Таблица исключения обратной связи

На выходе состояние может не изме-няты;я на 1, 2, 3, п тактах. Каждый такой участок последовательности встречается по крайней мере один раз, однако частота их появления убывает с ростом длительности.

Для многих применений необходимо преобразовать цифровой шум в аналоговый. Для этого достаточно подключить к выходу фильтр нижних частот, частота среза которого мала по сравнению с тактовой частотой. Напряжение при этом становится тем больше, чем чаще появляются единицы. Значительно большая полоса частот шумов достигается в случае, когда все число, которое находится в регистре сдвига, вводится в цифро-аналоговый преобразователь. Для того чтобы описать гауссов шум, необходимо отдельным разрядам присвоить соответствующие весовые коэффициенты [20.5].

20.6. ПЕРВОНАЧАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА

АСИНХРОННОГО СИГНАЛА

Последовательностные схемы могут быть как асинхронными, так и синхронными. Асинхронная реализация требует, как правило, меньших аппаратурных затрат, но сопряжена с проблемами предотвращения возможности декодирования переходного состояния, возникающего на короткое время из-за различий во времени задержки элементов. Техническая реализация синхронных систем значительно проще. Когда в каком-либо элементе системы происходит изменение логического сигнала, он может сработать лишь после воздействия фронта тактового импульса. Следовательно, временная диаграмма тактового сигнала определяет промежутки времени, в течение которых система находится в стационарном состоянии. Целесообразно позаботиться о том, чтобы все переключения в системе производились одинаково-либо по положительному, либо по отрицательному фронту. Если, например, все схемы запускаются по отрицательному фронту, то установившееся состояние системы гарантируется, когда на тактовый вход подана единица. ,

Данные, которые система получает извне, как правило, не синхронизированы с ее тактовыми сигналами. Чтобы можно было их обрабатывать синхронно, необходимо прежде всего предварительно их подготовить. В следующих разделах рассмотрены-некоторые необходимые для этого схемы.

20.6.1. УСТРАНЕНИЕ ВИБРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ

При размыкании или замыкании механического ключа возникает цепочка импульсов вследствие механических колебаний (вибраций) контактов. При этом счетчик регистрирует неопределенное число импульсов вместо истинных одиночных. Чтобы избежать этого, можно применить ключи с ртутными контактами. Однако это решение относительно дорогое. Простой способ устранения вибраций с помощью RS-триггера представлен на рис. 20.23. В состоянии покоя R = О, S = 1 и, следовательно, х = 0. Если производится переключение, то на вход R из-за размыкания нормально-замкнутого контакта поступает последовательность импульсов. Так как теперь R = S = 1, то состояние на выходе X не изменяется. После полного размыкания нормально-замкнутого контакта последовательность импульсов поступает на нормально-разомкнутый контакт. При первом соприкосновении контактов Rl = 1 и 5 = 0. Поэтому триггер переключается, и х становится равным единице. Это состояние запоминается на следующий период вибраций. Триггер переключается обратно только тогда, когда переключаюпщй контакт опять стано-

Рис. 20.23. Защита от колебаний механического ключа.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [ 117 ] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.