Федеральное агентство связи 

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики 

Межрегиональный центр переподготовки специалистов 
 
 
 
 
 
 
 
 

Экзамен

По  дисциплине: «Основы  техники связи»

                                    
 
 
 
 

                                      Выполнил: Эрдель С.В.

                                      Группа:       ЭДВ -01

                                      Вариант:  

                                            
 

                                      Проверил: Оболонин Иван Алексеевич 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск, 2010 г 
 
 

Задание 

№ 20 

1. Понятие  цифрового сигнала и скорости  его передачи. 

2. Определите  значения входного сопротивления  усилителя при введении параллельной отрицательной связи R_вх.ос (β=0,1), если R_вх=3000 Ом, а K_u=500. 

3. Двоичные  счетчики. Временные диаграммы работы 4-х разрядного двоичного счетчика. 
 

Решение 

1. Понятие цифрового  сигнала и скорости его передачи.

 

Цифровой  сигнал — представляет собой последовательность нулей и единиц. Цифровой сигнал является сигналом дискретным (в отличие от непрерывного аналогового), т.е., переход от максимального уровня сигнала к минимальному уровню сигнала происходит практически мгновенно. В отличие от аналоговых, цифровые сигналы передаются не как волны, а в двоичном виде, или в виде битов. Слово двоичный означает «состоящий из двух частей». В сфере телекоммуникаций термин двоичный показывает, что передаваемые биты информации имеют два значения — включено (напряжение есть) и выключено (напряжения нет). Наличие напряжения обозначается как единица, а отсутствие — как нуль. Такое свойство цифрового формата, в котором предусматриваются только два состояния — сигнал есть и сигнала нет, — позволяет получать и воспроизводить звуки в их первозданной чистоте. С цифровыми сигналами это может быть проделано с высокой степенью надежности. Гораздо труднее точно воспроизвести волну, способную принимать самые разные формы, в отличие от бита, который может иметь только два значения — включено и выключено. Использование цифровой системы представления сигнала значительно упрощает процесс кодирования и декодирования данных, даже при наличии помех и искажении сигнала.

    Скорость передачи данных — это скорость, с которой цифровые сигналы передают данные через беспроводную сеть. Следовательно, значение скорости передачи цифровых сигналов позволяет оценить время, необходимое для их передачи из одной точки в другую, а также определить полосу пропускания (пропускную способность), которую среда должна обеспечивать для эффективной передачи сигналов. Скорость передачи данных определяется общим количеством битов, переданных в течение времени, потребовавшемся для их передачи. Общепринятой единицей измерения скорости передачи является количество битов, переданных за одну секунду (бит/с). Например, у сигнала, способного передать 1 000 000 бит за одну секунду, скорость передачи данных составит 1 000 000/1 = 1 000 000 бит/с (или 1 Мбит/с). 

2. Определите  значения входного сопротивления  усилителя при введении параллельной отрицательной связи R_вх.ос (β=0,1), если R_вх=3000 Ом, а K_u=500. 
 

Для параллельной ОС входное сопротивление R_вх.ос: 

           R_вх.ос   =    ,  где (1+ β К_u ) -  глубина обратной связи А:

  А =1+ β К_u = 1+0,1*500 = 51

  R_вх.ос   = = 58,8 Ом 

 
3. Двоичные  счетчики. Временные диаграммы работы 4-х разрядного двоичного счетчика. 

  Счетчик – функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания кода этого числа соответствующими триггерами. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике равно (2ⁿ –1), где n-число разрядов счетчика.

  Двоичный  счётчик, это такое устройство, которое  подсчитывает количество приходящих на его вход импульсов. Результат подсчёта выводится в двоичном коде на выходе. 
Простейшим счётчиком, который считает до двух, является триггер. 

   Счетчики  можно классифицировать:

1.      По основанию системы – двоичные и десятичные.

2.      По способу организации счета – асинхронные и синхронные.

3.      По направлению переходов – суммирующие, вычитающие, реверсивные.

4.      По способу организации внутренних связей- с последовательным переносом,    с параллельным переносом, с комбинированным переносом.

  Классификационные признаки независимы и могут встречаться  в разных сочетаниях. Например, суммирующие  счётчики могут быть как с последовательным, так и с параллельным переносом  и могут иметь двоичный или  десятичный коэффициент счёта. 

  4-х  разрядный двоичный счетчик 

 

Рис. 1.  Работа 4-разрядного двоичного счетчика 

     Асинхронные счетчики строятся из простой цепочки  триггеров, каждый из которых работает в счетном режиме. Выходной сигнал каждого триггера служит входным  сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счетчика переключаются последовательно (отсюда название - последовательные счетчики), один за другим, начиная с младшего и кончая старшим. Каждый следующий разряд переключается с задержкой относительно предыдущего (рис.2), то есть, вообще говоря, асинхронно, не одновременно с входным сигналом и с другими разрядами. 

 

Рис. 2  Временная диаграмма работы 4-разрядного асинхронного счетчика  

Синхронные (или параллельные) счетчики характеризуются  тем, что все их разряды в пределах одной микросхемы переключаются одновременно, параллельно. Это достигается существенным усложнением внутренней структуры микросхемы по сравнению с простыми асинхронными счетчиками. В результате полная задержка переключения синхронного счетчика примерно равна задержке одного триггера, то есть синхронные счетчики гораздо быстрее асинхронных.

Для объединения нескольких синхронных счетчиков с целью увеличения числа их разрядов (для каскадирования) используется специальный выходной сигнал переноса. В зависимости от принципов формирования этого сигнала и от принципов его использования синхронные (параллельные) счетчики делятся на счетчики с асинхронным (последовательным) переносом и счетчики с синхронным (параллельным) переносом (или полностью синхронные счетчики).

Синхронные  счетчики с асинхронным переносом занимают промежуточное положение по быстродействию между асинхронными счетчиками и полностью синхронными счетчиками. Управление их работой проще, чем у синхронных счетчиков, но сложнее, чем у асинхронных. Работают данные счетчики по положительному фронту входного сигнала (или, что то же самое, по заднему фронту отрицательного сигнала). Основная суть их работы сводится к следующему: все разряды одного счетчика переключаются одновременно, но при каскадировании каждый следующий счетчик (дающий более старшие разряды) переключается с задержкой относительно предыдущего счетчика (дающего более младшие разряды). То есть задержка переключения многоразрядного счетчика увеличивается в данном случае не с каждым новым разрядом (как у асинхронных счетчиков), а с каждой новой микросхемой (например, 4-разрядной).

Сигнал  переноса у этих счетчиков при прямом счете вырабатывается тогда, когда все разряды равны единице (достигнут максимальный код) и когда приходит входной сигнал. Поэтому сигнал переноса, повторяющий входной сигнал, будет задержан относительно входного сигнала. И именно этот сигнал переноса используется в качестве входного для следующего счетчика при каскадировании. То есть входной сигнал второго счетчика задержан относительно входного сигнала первого счетчика, входной сигнал третьего счетчика задержан относительно входного сигнала второго счетчика и т.д.

Временная диаграмма 4-разрядного синхронного  счетчика с асинхронным переносом показана на (рис.3) Из рисунка видно, что разряды переключаются одновременно по положительному фронту входного сигнала (с некоторой задержкой), а отрицательный сигнал переноса также задержан относительно входного отрицательного импульса. Понятно, что переключение разрядов счетчика, работающего с этим сигналом переноса в качестве входного, будет происходить с дополнительной задержкой относительно переключения разрядов данного счетчика. 
 

 

Рис. 3 Временная  диаграмма работы 4-разрядного синхронного  счетчика с асинхронным переносом 

Построение временной  диаграммы суммирующего (рис.4) и  вычитающего (рис.5) двоичного 4-разрядного aсинхронного счетчика.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров  счётчика будет нулевым. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу. Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится вычитающий счётчик. 

C

Q0           t 
 

 

Q1           t 
 

 

Q2           t 

Q3           t 

                                                                              t

Рис. 4  Временная диаграмма работы суммирующего 4-разрядного двоичного счётчика 

     С

 

     Q0                                                                                                        t

 
 

     Q1                                                                                                 t 

      Q2                                                                                                 t 

      Q3                                                                                                 t 
 

Рис. 5  Временная диаграмма работы вычитающего 4-разрядного двоичного счётчика 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – M. Высш. шк., 1988.
2. Игнатов А.Н., Калинин С.В., Савиных В.Л. Основы электроники. – Новосибирск: Издательство СибГУТИ, 2005 г
3. Катунин Г.П. Основы телекоммуникаций. Часть 1. – Новосибирск: Издательство СибГУТИ, 2006 г.
4. Корнев Е.А. Схемотехника цифровых, аналого - цифровых и цифро - аналоговых устройств: Учебное пособие. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.
5. Красько А.С.Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,  2005.
6. Оболонин И.А., Ищук А.А. Аудиотехничсекие устройства и системы. – Новосибирск: Издательство СибГУТИ, 2005 г. – 254 с.

7. Цифровые  и  аналоговые  интегральные  микросхемы:  Справочник / С. В. Якубовский,  Л. И. Ниссельсон,  В. И. Кулешова  и  др.  ; Под  редакцией  С. В.  Якубовского, - М. :  Радио  и  связь,  1989.