اندازه‌گیری الكتریكی

دسته: فنی و مهندسی
بازدید: 39 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1904 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 29

مقاله اندازه‌گیری الكتریكی در 29 صفحه ورد قابل ویرایش

قیمت فایل فقط 3,000 تومان

اندازه‌گیری الكتریكی در 29 صفحه ورد قابل ویرایش

كنتورهای همگام و همزمان

ساختن كنتور ناهمگام یا ضربه ای (ripple) ، بسیار ساده است، اما به خاطر  كار بسیار بالا، محدودیتی در این مورد وجود دارد. این نقطه ضعف، در كنتورهای همگام با راه اندازی مدار دو ضربه ای هماهنگ با ساعت برطرف شده است. لذا دراین كنتور زمان قرار دادن مدار، برابر است با زمان تأخیر انتشار یك مدار دو ضربه ای یك طرفه زمانیكه این كنتور هر مدار دو ضربه ای، همزمان و هماهنگ با ساعت قرار داده شود آن كنتور همگام یا همزمان نامیده می شود.

نمودار مدار كنتور همگام 3 ضربه ای در شكل نشان داده می شود. در این كنتور دو دریچة AND با سه مدار دو ضربه ای T مورد استفاده قرار می گیرد. كلیة مدارهای دو ضربه ای، توسط سیگنال ساعت C به قرار داده می شود. پایانه ورودی T مداد دو ضربه ای A ، با سیگنال سطح بالا تكلمیل می شود، لذا مدار دو ضربه ای A به انتهای هر ضربه (پالس) متصل می شود. ورودی T مدار دو ضربه ای A بالاست و تنها در این مدت، مدار دو ضربه این B متصل می شود. مدار دو ضربه ای C به با دریچه A_Z  AND تأمین می شود. دریچه A_Z  AND تنها در زمانیكه خروجی های مدار دو ضربه ای B  و دریچه A  AND بالا باشند، روشن می شود و تنها در طول این مدت مدار دو ضربه ای C متصل می گردد.

شكل : نمودار مدار كنتور همگام 3 ضربه ای

در ابتدا كلیه مدارهای دو ضربه ای، در صفر تنظیم می شوند، بنابراین خروجی ها عبارتند از: Q_C  Q_­B  Q_A  = 000 اما تنها در پایان اولین ضربه ای ادواری مدار دو ضربه ای A متصل می شود وخروجی Q_A از 0 منطقی با 1 منطقی تغییر می‌كند و همچنین دریچه A_I  AND را نیز روشن می‌كند. این امر هیچ تغییری در وضعیت خروجی مدار دو ضربه ای B و مدار دو ضربه ای C ایجاد نمی كند، زیرا ترمینال های ورودی T مدارها دو ضربه ای C,B قبل از رسیدن اولین ضربه ای ادواری در logic 0 منطقی بودند. بنابر این Q_C  Q_­B  Q_A ، 001 می شود، البته پایان اولین ضربه ادواری ترمینال های ورودی T مدارهای دو ضربه ای B,A در ligic 1 هستند. البته قبل از رسیدن دومین ضربة ادواری بنابراین آنها فقط در پایان دومین ضربه ادواری متصل می شوند. لذا دریچه A1 AND خاموش می شود و دریچه A_Z خاموش میماند. بنابراین در انتهای دومین دومین ضربه ادواری، خروجی Q_C  Q_­B  Q_A 010 می شود. تنها در پایان سومین ضربة ادواری، مدار و ضربه ای A متصل می شود و خروجی آن به logic 1 تغییر می یابد. آن، دریچه A₁ AND را روشن می‌كند و همچنین A_Z AND نیز روشن می شود زیرا حالا ورودی دریچة A_Z AND بالا هستند. لذا فقط در پایان ضربة سوم خروجی=011 Q_C  Q_­B  Q_A تنها در پایان چهارمین ضربة ادواری،‌ ورودیهای T كلیة مدارهای دو ضربه ای بالاست بنابراین كلیه مدارهای دو ضربه ای، متصل هستند و خروجی Q_C  Q_­B  Q_A  از 011 به 100 تغییر می‌كند و همچنین هر دو دریچة A₂ , A₁ AND را خاموش می‌كند. تنها در پایان پنجمین ضربة ادواری، مدار دو ضربه ای A متصل می شود و خروجی Q_C  Q_­B  Q_A ، 101 می شود. این پروسه با هر ضربه ادواری جدید،‌ طبق جدول ادامه می یابد. درست در پایان ضربة هفتم، خروجی هر مدار دو ضربه ای در logic 1 است و درست در پایان ضربة هشتم كلیه مدارهای دو ضربه ای مجدداً تنظیم می  شوند و خروجی Q_C  Q_­B  Q_A ، 000 می شود این چرخه مجدداً تكرار می گردد.

نكته شایان ذكر در این مدار این است ه درست در پایان هشتمین ضربة ادواری، كلیة مدارهای دو ضربه ای در یك زمان تنظیم مجدد می شوند و لذا نصب كنتور برابر است با زمان تأخیر انتشار هر مدار دو ضربه ای. این امر نشان می‌دهد كه كنتور همگام می تواند با سیگنال ادواری فركانس بالاتر عمل كند و راه اندازی شود.

برخی تفاوتهای جزئی در زمان تأخیر انتشار مدارهای دو ضربه ای و تأخیر ایجاد شده توسط دریچه های AND مورد استفاده در مدار ممكن است،‌موجب انحراف از همگامی شود، اما این انحراف آنقدر اندك و جزئی است كه می توان آنرا نادیده گرفت. در این كنتور، دریچه های AND بر خلاف كنتور ناهمگام مورد استفاده قرار می گیرند، لذا می توان گفت كه افزایش سرعت با افزایش هزینة سخت افزار حاصل می گردد.

 در كنترهای ناهمگام، در زمان رمز گشایی دریچه ها، از آنها استفاده می‌شود، به تأخیر زمانی بین سیگنال ادواری و خروجی، سیگنال های    Q_Aبین خروجی Q_A و خروجی Q_B و بین خروجی Q_B و خروجی Q_C ممكن است در خروجی رمز گشایی دریچه های نقایص جزئی را ایجاد سازد، این نقایص و عیوب جزئی، در خروجی رمز گشایی دریچه ها و تنها به مدت چند نانو ثانیه می شوند و حتی نمی توانند روی اسیلوسكوپ دیده شوند. زمانیكه كنتور تنها برای شمارش ضربات مورد استفاده قرار می گیرد، این نقایص جزئی هیچ مسئله و مشكلی ایجاد نمی كنند، اما زمانیكه رمز گشایی دریچه ها برای حركت دادن مدارهای منطقی دیگر به كار رود این نقایص ممكن است بواسطه واكنش سریع دستگاه های TTL مورد استفاده در مدارهای منطقی، نتایج نادرستی را ایجاد سازند.

این مسئله نقایص جزئی در كنتور همگام بر طرف شده اند، زیرا در این كنتور كلیة مدارهای دو ضربه ای دریك زمان و هماهنگ با ساعت نصب می شوند و لذا هیچ تأخیر زمانی بین سیگنال های خروجی Q_C  Q_­B  Q_A  وجود ندارد.

كنتورها یا شمارنده های حلقه ای

در این كنتور، همانطور كه از نامشان پیداست، خروجی Q مدار دو ضربه ای و ورودی D مدار دو ضربه ای ردیفی، به طریقی متصل می شود كه به شكل یك حلقه به نظر می رسد. نمودار مداری یك كنتور حلقه ای در شكل نشان داده می شود. برای آغاز به كنتور حلقه ای، سیگنال Reset برای كنتور به كار می رود كه مدار دو ضربه ای A را از پیش تنظیم می‌كند و مدارهای دو ضربه ای دیگر مجدداً تنظیم می‌كند. حالا خروجی مدار دو ضربه ای برای Q_A بالاست و خروجی های دیگر، پائین هستند، لذا خروجی 0001 = Q_C  Q_­B  Q_A Q_D   حالا قبل از رسیدن ضربة ادواری اول تنها ورودی مدار دو ضربه ای B ، یعنی D_B بالاست و كلیة ورودیهای دیگر، پائین هستند. در طول انتقال اولین ضربة ادواری، كلیة سیگنالهای ورودی مدارهای دو ضربه ای به خروجی هایشان منتقل می شوند، لذا خروجی Q_C  Q_­B  Q_A Q_D ، 0010 می شود، طول انتقال دومین ضربة ادواری، مجدداً كلیه سیگنالهای ورودی مدارهای دو ضربه ای به خروجی هایشان منتقل می شوند، لذا خروجی Q_C  Q_­B  Q_A Q_D ،0100 می شود، این امر در مورد ضربة ادواری بعدی ادامه می یابد و سیگنال ضربة بالا،‌ از اولین مدار دو ضربه ای به آخرین مدار دو ضربه ای و از آخرین مدار دو ضربه ای به اولین مدار دو ضربه ای و مجدداً به آخرین مدار دو ضربه ای حركت می‌كند.

(طبق Truth  Table در مورد كنترل حلقه ای).

سری CMOS

1- سری 14000/4000: سری CMOS 4000 ارائه شده توسط CRA و سری COME 4000 ارائه شده توسط Motorola اولین سریهای CMOS بودند در حال حاضر سری 4000 با علامت A 4000 به نام سری معمولی (Convrntional) ارائه می شود. و سری B 4000 با تغییرات پیشرفته نیرو وجود دارد كه دارای قابلیتهای جریان خروجی بالاتر بوده و دستگاه نوع buffered نامیده می شود. این سریها، موارد استفاده گسترده ای داشته و دارای كاربردهای بسیاری هستند كه در سریهای دیگر قابل دسترس نیستند.  نقطه ضعف اصلی این سریها این است كه در آنها پین به پین و كاربرد به كابرد سازگار با دستگاههای TTL وجود ندارد.

2- سری C 74: این سری توسط National Semi – Conductor Coporation ارائه شد و پین به پین و كاربرد به كاربرد (تابع به تابع) سازگار با دستگاههای TTL دارای مشابه می باشد. لذا این مورد جایگزین دستگاههای TTL با دستگاههای CMOS معادل را امكانپذیر می سازد. ویژگیهای عملكرد این سری، مثل ویژگیهای سری 4000 می باشد.

3- سری C 54: این سری به سری C 74 شباهت دارد با این استثنا كه این دستگاهها می توانند در دماهای بسیاری به كار می روند. این سری معولاً بواسطه هزینه بالاتر به مقاصد بازرگانی مورد استفاده قرار نمی گیرد. این دستگاهها معمولاً دارای كاربردهای نظامی و فضایی هستند.

4- سری HC74 : این سری، شكل پیشرفتة سری C 74 می باشد. زمان تأخیر انتشار این سری در مقایسه با سری C 74 كمتر است، از اینرو این سری می تواند در مورد فركانس بالاتر مورد استفاده قرار گیرد. سرعت این سری با سرعت سیری LSTTL 74 سازگار است. مزیت دیگر این است كه دارای قابلیت جریان خروجی بالاتری می باشد.

5- سری HCT 74: این سری نیز یك سری CMOS سرعت بالاست – تفاوت عمده میان این سری و سری HC74 این است كه این سری دارای ولتاژ سازگار با دستگاههای TTL می باشد. لذا این دستگاهها می توانند مستقماً توسط دستگاههای TTL راه اندازی شود.

ویژگیهای سری CMOS

برخی از ویژگیهای عملكردی و عملیاتی سری CMOS به شرح زیر می باشند:

1- ولتاژ منبع : سری 4000 و سری C74 با منبع نیروی 3 تا 15 ولت، و سری
HC 74 و HCT74 با منبع 2 تا 6 ولت عمل می‌كنند.

زمانیكه سری TTL , CMOS با هم مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً ولتاژ منبع، 5 ولت است، طوریكه یك منبع نیرو می تواند برای هر دو نوع دستگاه به كار رود.

2- گسترة گرما : سری C 74 در دمای محیط با گستره ای از  تا  به خوبی كار می‌كنند و این امر برای اغلب كاربردهای بازرگانی مناسب است. اما سری  می توانند در دمایی با گستره ای از  تا  عمل كنند.

3- مصرف (اتلاف) نیرو‌: زمانیكه مدار منطقی CMOS در وضعیت ثابتی باشد، مصرف نیرو در این سری، بسیار كم است، التبه در زمانیكه در هر یك از وضعیتهای خروجی دریچه، مقاومت بالا بین زمین و منبع موجود باشد. لذا مصرف نیروی CMOS تنها NW 5/2 در هر دریچه است. بهمین دلیل CMOS بسیار كاربرد دراد. زمانیكه یك خروجی CMOS از وضعیت پائین به وضعیت بالا یا بالعكس تغییر می‌كنند مصرف نیروی میانگین افزایش می یابد، ضمن اینكه در طول انتقال بین دو وضعیت، هر دو MOSFET در یك دورة كوتاه جریان می یابند و این امر Spike (سیگنال  الكتریكی گذرا) جریان منبع ایجاد می‌كند. در طول این انتقال یك جریان متغییر، ظرفیت باری را تأمین می‌كند كه متشكل از ظرفیت ورودی مركب هر یك از بارهای حركت داده شده و ظرفیت خروجی خود دستگاه می باشد. بدیهی است ضمن اینكه فركانس راه اندازی افزایش می یابد، در هر ثانیه، Spike های جریان بیشتری وجود خواهد داشت. لذا جریان میانگین حاصل از منبع نیرو افزایش می یابد. یك دریچه CMOS NAND همیشه نیروی nw10 را با جریان بیرون می كشد (draw) و نیروی mw 1/0 را در زمانی draw می‌كند كه در فركانس KH2100 عمل می‌كند. بنابراین CMOS در فركانس بالاتر، برخی از مزایایش بر TTL را از دست می‌دهد.

4- زمان تأخیر انتشار: یك دریچه CMOS استاندارد، دارای زمان تأخیر اتنشار تقریباً 25 تا 100 نانو ثانیه بسته به ولتاژ عملیاتی و عوامل دیگر می باشد. دریچه NAND سری 4000 دارای سازمان تأخیر انتشار ns 50 در =VDD 5 ولت و ns 25در 107 VDD = می باشد. این امر نشان می‌دهد كه VDD باید جهت عمل در فركانس بالاتر، حتی الامكان بالا باشد اما این امر مصرف نیرو را در دستگاه افزایش خواهد داد.

دریچة NAND سری HCT74 یا HC74 دارای زمان تأخیر انتشار 8ns در 57 VDD= می باشد، كه قابل مقایسه با سرعت سری LS74 است.

قیمت فایل فقط 3,000 تومان

برچسب ها : تحقیق اندازه‌گیری الكتریكی , پروژه اندازه‌گیری الكتریكی , مقاله اندازه‌گیری الكتریكی , دانلود تحقیق اندازه‌گیری الكتریكی , اندازه‌گیری الكتریكی