Isyarat Logik Digital

Penyahkod bcd 8421 kepada paparan 7 segmen cover by loo wei wei (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Isyarat Logik Digital

Litar Digital


soalan 1

Rheostat (perintang berubah) dan suis adalah kedua-dua contoh komponen elektrik yang mempamerkan kekonduksian darjah yang berbeza:

Mana antara peranti ini akan dianggap diskret dan yang akan dianggap berterusan dari segi kekonduksian elektriknya "# 1"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kuantiti yang berterusan adalah salah satu yang boleh diubah dengan lancar dari satu nilai yang melampau ke yang lain, sedangkan kuantiti diskret adalah satu yang hanya boleh menganggap bilangan terhingga (terhad) dari keadaan yang berbeza. Di sini, rheostat mempamerkan kesinambungan elektrik yang boleh dilaraskan secara berterusan sementara suis diskret kerana ia hanya boleh menjalankan atau tidak menjalankan.

Soalan susulan: apakah perbezaan di antara voltan berterusan berbanding voltan diskret?

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendapatkan pemikiran pelajar dari segi kuantiti "digital", yang secara alamiahnya tidak berterusan. Memandangkan kebanyakan kurikulum elektronik memberi tumpuan kepada kuantiti yang berterusan sebelum diskret, adalah baik untuk mempunyai pelajar yang mencerminkan kesederhanaan litar diskret dan komponen setelah mempelajari litar berterusan (analog).

Soalan 2

Litar logik digital menggunakan tahap voltan diskret: setiap "litar logik" input litar dan output voltan yang dianggap "tinggi" atau "rendah". Tentukan apa yang kedua-dua istilah ini bermakna dalam litar logik digital yang dikuasakan oleh 5 volt DC.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Tinggi" = (hampir) 5 volt antara input / output pintu dan tanah.

"Rendah" = (hampir) 0 volt antara input / output pintu dan tanah.

Nota:

Ini adalah satu konsep yang sangat mudah, tetapi berbaloi untuk menampung soalannya sendiri untuk memastikan tidak ada pelajar yang salah faham apabila konsep itu diterapkan kemudian.

Soalan 3

Tentukan tahap logik (sama ada "tinggi" atau "rendah") pada setiap titik ujian dalam litar ini dengan suis togol dalam kedudukan terbuka, serta status transistor dan LED:

V TP1 = ( tinggi atau rendah "# 3"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V TP1 = tinggi
V TP2 = tinggi
V TP3 = rendah
V TP4 = tinggi
Transistor = off
LED = mati

Soalan susulan: tunjukkan bagaimana anda akan mengira nilai yang munasabah untuk kedua-dua perintang dalam litar ini.

Nota:

Persoalan ini menggunakan konsep isyarat voltan "tinggi" dan "rendah" kepada litar transistor mudah, mengkaji operasi transistor dalam proses.

Soalan 4

Sekiranya kita perlu menghasilkan isyarat logika diskret ("tinggi" atau "rendah") dari suis mekanik, cara yang paling langsung dilakukan ialah dengan menggunakan suis tunggal-tiang, double throw (SPDT) seperti ini:

Dalam kedudukan "Tinggi", suis secara langsung menghubungkan garisan isyarat ke + V, memastikan keadaan logik yang tinggi; dalam kedudukan "Rendah", suis secara langsung menghubungkan garisan isyarat ke tanah, memastikan keadaan logik yang rendah. Apa yang lebih mudah "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03001x02.png">

Masalah sering timbul dengan konfigurasi semacam itu kerana dalam kedudukan terbuka tidak ada sambungan ke + V atau tanah. Dalam erti kata lain, kedua-dua konfigurasi SPST menghasilkan keadaan logik tak tentu yang sama ("terapung") apabila suis masing-masing terbuka. Untuk memulihkan ini, perintang sering ditambahkan ke litar seperti:

Terangkan fungsi fungsi pulldown dan pull up resistor yang berfungsi, dan juga mengapa mereka dirujuk oleh nama tersebut.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

The "pulldown" dan "pull up" resistor melakukan dengan tepat apa nama mereka menyiratkan: mereka tarik keadaan logik wayar ke arah yang bertentangan dengan apa yang suis dilakukan ketika ditutup.

Persoalan susulan: untuk lebih memahami tujuan perintang ini, periksa litar-litar berikut tanpa henti dan tarik perintang untuk menentukan apakah keadaan logik wayar akan berada di kedua kedudukan suis. Kemudian, tambahkan sama ada penggulingan atau tarik resistor dan semak semula litar:

Soalan cabaran: bagaimana seseorang mengira rintangan yang sepatutnya (dalam ohm) untuk kelongsong atau tarik penghalang "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/03001x04.png">

Nota:

Sekiranya pelajar tidak memahami tujuan para pereka ini selepas membaca soalan dan meneliti teks mereka, mereka perlu apabila mereka melihat soalan susulan. Bincangkan persoalan ini dengan pelajar anda, untuk konsep pulldown dan pull up resistor adalah salah satu yang membingungkan beberapa pelajar.

Soalan 5

Kesilapan biasa yang dibuat oleh pelajar baru kepada litar digital adalah untuk menyisihkan pullers atau pengganti resistor dalam gambarajah skematik, dan juga dalam litar yang mereka bina. Bacalah skema berikut dan tentukan sama ada perintang di dalamnya adalah pelarik yang betul atau perintang yang diletakkan dengan betul, atau jika ia diletakkan dengan tidak betul:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: khusus mengenal pasti apa yang salah dengan setiap litar "tidak wajar".

Nota:

Inilah satu konsep yang saya dapati ramai pelajar menghadapi kesulitan mengatasi, pada dasarnya kerana ia melibatkan penentuan kejatuhan voltan di antara dua titik (dawai "anak panah" dan tanah). Ini adalah masalah hubungan ruang, sama dengan masalah-masalah Undang-undang Voltase Kirchhoff di mana pelajar perlu memikirkan berapa banyak voltan di antara dua titik tertentu yang diberikan voltan jatuh di beberapa pasang mata yang lain. Luangkan masa dengan pelajar anda membincangkan litar ini, kerana beberapa pelajar anda mungkin tidak memahami konsep ini yang pertama, kedua, atau bahkan ketiga.

Saya amat mengesyorkan pelajar mengambil pendekatan "percubaan pemikiran" dalam menentukan keberkesanan setiap litar yang ditunjukkan di sini: menganalisis voltan keluaran (keadaan logik) untuk setiap dua kedudukan suis. Pendekatan mudah ini biasanya membantu menjelaskan apa yang setiap litar lakukan dan mengapa litar "tidak wajar" tidak berfungsi.

Soalan 6

Siasatan logik merupakan alat yang sangat berguna untuk bekerja dengan litar logik digital. Ia menunjukkan keadaan logik "tinggi" dan "rendah" dengan cara LED, memberikan petunjuk visual hanya jika tahap voltan sesuai untuk setiap keadaan.

Berikut adalah gambarajah skematik untuk penyiasatan logik yang dibina menggunakan pencari. Setiap komparator mempunyai potensiometer pelarasan ambang, supaya ia boleh ditetapkan untuk menyatakan keadaan logik masing-masing hanya jika voltan isyarat berada dalam julat yang dinyatakan oleh pengeluar logik:

Terangkan bagaimana fungsi litar ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan memberitahu anda dan rakan sekelas anda mengetahui bagaimana fungsi litar ini!

Soalan susulan # 1: menerangkan bagaimana anda boleh menggunakan voltmeter sebagai penyelidikan logik untuk menyelesaikan masalah dalam litar digital.

Soalan susulan # 2: tulis formula untuk mengira saiz resistor pengehadiran semasa yang sesuai untuk kedua-dua LED dalam litar ini, memandangkan nilai + V dan voltan ke hadapan LED dan nilai semasa.

Nota:

Adalah penting bagi pelajar untuk memahami bahawa terdapat voltan tertentu di antara keadaan "tinggi" terjamin dan keadaan "rendah" terjamin yang tidak dapat ditentukan, dan litar probe logik ini direka untuk menunjukkan voltan ini dengan mengubah keadaan LED pada.

Jika masa membenarkan, bincangkan beberapa faedah dan kelemahan untuk menggunakan voltmeter sebagai penyelidikan logik (terutamanya voltmeter digital di mana masa kemas kini paparan mungkin agak panjang).

Soalan 7

Kenal pasti sama ada setiap kuantiti ini berterusan atau diskret :

Rintangan rheostat:
Rintangan suis:
Masa diwakili oleh jam analog:
Masa yang diwakili oleh jam digital:
Kuantiti wang dalam bil (baki dan syiling):
Bilangan kerikil yang dipegang di tangan:
Berat seseorang, dalam pound atau kilogram:
Output voltan oleh komparator:
Output voltan oleh penguat operasi:
Kekonduksian elektrik thyristor:
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Rintangan rheostat: berterusan
Rintangan suis: diskret
Masa diwakili oleh jam analog: berterusan
Masa diwakili oleh jam digital: diskret
Kuantiti wang dalam bil (bil dan syiling): diskret
Bilangan kerikil yang dipegang di tangan: diskret
Berat badan, dalam pound atau kilogram: berterusan
Output voltan oleh komparator: diskret
Output voltan oleh penguat operasi: berterusan (jika maklum balas negatif digunakan)
Kekonduksian elektrik thyristor: diskret

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendapatkan pemikiran pelajar dari segi kuantiti "digital", yang secara alamiahnya tidak berterusan. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa konsep kuantiti berterusan dan diskret tidak terhad kepada elektronik, tetapi terdapat dalam pelbagai tempat dalam kehidupan setiap hari.

Perlu diingatkan bahawa beberapa penentuan ini bersifat subjektif. Output voltan oleh komparator boleh dipertimbangkan diskrit pada skala masa yang besar, tetapi ada peralihan yang dapat diukur dari voltan "tinggi" ke voltan "rendah" di mana voltan output berada di suatu tempat di antara batas tepu penuh.

Soalan 8

Dua peralatan pengkomputeran kuno adalah abakus dan peraturan slaid . Antara alat matematik yang manakah yang akan dianggap "analog" dan yang akan dianggap "digital" "# 8"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Peraturan slaid adalah analog, manakala abaci (abakus?) Adalah digital.

Nota:

Satu cabaran untuk menjawab soalan ini adalah untuk pelajar (muda) untuk mengetahui peraturan slaid!

Soalan 9

Dalam litar elektronik digital, nilai bit binari 0 atau 1 diwakili dalam bentuk tegangan: masing-masing negeri logik rendah dan tinggi . Katakan anda perlu memasukkan "logik" secara manual ke salah satu pin litar logik. Dalam ilustrasi berikut, litar logik (ditunjukkan sebagai segi empat yang tidak jelas, berlorek) telah dibekalkan dengan kuasa DC (+ V dan tanah), dan outputnya ditunjukkan oleh LED. Apa yang diperlukan adalah input daripada anda:

Lengkapkan gambarajah skematik ini dengan memasukkan suis dalam lukisan, supaya dalam setiap dua kedudukannya, keadaan logik "rendah" atau "tinggi" pasti akan dirasakan oleh terminal input litar.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Walaupun ini nampaknya menjadi persoalan yang sangat asas, adalah penting untuk mendapatkan pelajar menyedari betapa keadaan logiknya, dalam perwakilan fizikal mereka. Sering kali saya membaca buku teks dan tutorial logik digital lain yang melompat pelajar dengan serta-merta ke dalam analisis boolean litar pintunya, dengan semua yang beroperasi dari abstrak 0 dan 1 (atau "rendah" dan "tinggi"), tanpa memperkenalkan sifat elektrik dengan betul negeri-negeri ini kepada pelajar. Ingatlah, para pelajar anda sepatutnya biasa dengan litar elektrik, termasuk rangkaian transistor analog dan litar op-amp, pada masa ini, jadi permulaan kajian mereka terhadap pintunya dari perspektif elektrik harus semulajadi bagi mereka. Hanya selepas mereka menyedari betapa keadaan logik diwakili oleh tegasan saya cadangkan membincangkan jadual pintu dan kebenaran.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →