Меню

4.2. Сигналы с непрерывной амплитудной модуляцией

Рассмотрение модулированных сигналов начнем с сигналов, у которых в качестве изменяемого параметра выступает амплитуда несущего колебания. Модулированный сигнал в этом случае является амплитудно-модулированным или сигналом с амплитудной модуляцией (АМ-сигналом).

Как уже было отмечено выше, основное внимание будет уделено сигналам, несущее колебание которых представляет собой гармоническое колебание вида

,

где – амплитуда несущего колебания,

– частота несущего колебания.

Здесь и далее полагается, что начальные фазы гармонических колебаний равны нулю.

В качестве модулирующих сигналов сначала рассмотрим непрерывные сигналы . Тогда модулированные сигналы будут являться сигналами с непрерывной амплитудной модуляцией. Такой сигнал описывается выражением

, (4.2)

где – огибающая АМ-сигнала,

– коэффициент амплитудной модуляции.

Из выражения (4.2) следует, что АМ-сигнал представляет собой произведение огибающей на гармоническую функцию . Коэффициент амплитудной модуляции характеризует глубину модуляции и в общем случае описывается выражением

. (4.3)

Очевидно, при сигнал представляет собой просто несущее колебание.

Для более детального анализа характеристик АМ-сигналов рассмотрим простейший АМ-сигнал, в котором в качестве модулирующего сигнала выступает гармоническое колебание

, (4.4)

где , – соответственно амплитуда и частота модулирующего (управляющего) сигнала, причем . В этом случае сигнал описывается выражением

, (4.5)

и называется сигналом однотональной амплитудной модуляции.

На рис. 4.2 изображены модулирующий сигнал , колебание несущей частоты и сигнал .

Для такого сигнала коэффициент глубины амплитудной модуляции равен

.

Воспользовавшись известным тригонометрическим соотношением

после несложных преобразований получим

(4.6)

Выражение (4.6) устанавливает спектральный состав однотонального АМ-сигнала. Первое слагаемое представляет собой немодулированное колебание (несущее колебание). Второе и третье слагаемые соответствуют новым гармоническим составляющим, появившимся в результате модуляции амплитуды несущего колебания; частоты этих колебаний и называются нижней и верхней боковыми частотами, а сами составляющие – нижней и верхней боковыми составляющими.

Амплитуды этих двух колебаний одинаковы и составляют величину

, ( 4.7)

На рис. 4.3 изображен амплитудный спектр однотонального АМ-сигнала. Из этого рисунка следует, что амплитуды боковых составляющих располагаются симметрично относительно амплитуды и начальной фазы несущего колебания. Очевидно, ширина спектра однотонального АМ-сигнала равна удвоенной частоте управляющего сигнала

.

В общем случае, когда управляющий сигнал характеризуется произвольным спектром, сосредоточенным в полосе частот от до , спектральный характер АМ-сигнала принципиально не отличается от однотонального.

На рис. 4.4 изображены спектры управляющего сигнала и сигнала с амплитудной модуляцией. В отличие от однотонального АМ-сигнала в спектре произвольного АМ-сигнала фигурируют нижняя и верхняя боковые полосы. При этом верхняя боковая полоса является копией спектра управляющего сигнала, сдвинутой по оси частот на

величину , а нижняя боковая полоса представляет собой зекальное отображение верхней. Очевидно, ширина спектра произвольного АМ-сигнала

, (4.8)

т.е. равна удвоенной верхней граничной частоте управляющего сигнала.

Возвратимся к сигналу однотональной амплитудной модуляции и найдем его энергетические характеристики. Средняя мощность АМ-сигнала за период управляющего сигнала определяется по формуле:

. (4.9)

Так как , а , положим , где . Подставляя выражение (4.6) в (4.9), после несложных, но достаточно громоздких преобразований с учетом того, что и с использованием тригонометрических соотношений

и ,

получим

. (4.10)

Здесь первое слагаемое характеризует среднюю мощность несущего колебания, а второе – суммарную среднюю мощность боковых составляющих, т.е.

.

Так как суммарная средняя мощность боковых составляющих делится поровну между нижней и верхней, что вытекает из (4.7), то отсюда следует

. (4.11)

Таким образом, на передачу несущего колебания в АМ-сигнале тратится более половины мощности (с учетом того, что ), чем на передачу боковых составляющих. Так как информация заложена именно в боковых составляющих, передача составляющей несущего колебания нецелесообразна с энергетической точки зрения. Поиск более эффективных методов использования принципа амплитудной модуляции приводит к сигналам балансной и однополосной амплитудной модуляции.

1.6. Режимы работы вычислительной системы

Как уже отмечалось, вычислительная система обеспечивает большую гибкость работы, она способна настраиваться на любую задачу. Гибкость эта обусловлена прежде всего тем, что функции, выполняемые системой, определяются программой (программным обеспечением, software), которую выполняет процессор. Но гибкость микропроцессорной системы определяется не только этим. Настраиваться на задачу помогает еще и выбор режима работы системы, то есть режима обмена информацией по системной магистрали (шине).

Практически любая развитая вычислительная (микропроцессорная) система поддерживает три основных режима обмена по системной магистрали:

—       программный обмен информацией;

—       обмен с использованием прерываний (Interrupts);

—       обмен с использованием прямого доступа к памяти(ПДП, DMA – Direct Memory Access).

Программный обмен информацией является основным в любой микропроцессорной системе. Он предусмотрен всегда, без него невозможны другие режимы обмена. Все операции (циклы) обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой. Процессор читает (выбирает) из памяти коды команд и исполняет их, читая данные из памяти или из устройства ввода/вывода, обрабатывая их, записывая данные в память или передавая их в устройство ввода/вывода.

Путь процессора по программе может быть линейным, циклическим, может содержать переходы (прыжки), но он всегда непрерывен и полностью находится под контролем процессора. Ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует (рис. 1.8).

Рисунок 1.8 – Программный обмен информацией

Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция микропроцессорной системы на какое-то внешнее событие, на приход внешнего сигнала. В случае компьютера внешним событием может быть, например, нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это, соответственно, выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета.

В общем случае организовать реакцию на внешнее событие можно тремя различными путями:

—       с помощью постоянного программного контроля факта наступления события (так называемый метод опроса флага или polling);

—       с помощью прерывания, то есть насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы;

—       с помощью прямого доступа к памяти, то есть без участия процессора при его отключении от системной магистрали.

Первый случай с опросом флага реализуется в микропроцессорной системе постоянным чтением информации процессором из устройства ввода/вывода, связанного с тем внешним устройством, на поведение которого необходимо срочно реагировать.

Во втором случае в режиме прерывания процессор, получив запрос прерывания от внешнего устройства (часто называемый IRQ – Interrupt ReQuest), заканчивает выполнение текущей команды и переходит к программе обработки прерывания. Закончив выполнение программы обработки прерывания, он возвращается к прерванной программе с той точки, где его прервали (рис. 1.9).

Рисунок 1.9 – Обслуживание прерывания

Прямой доступ к памяти (ПДП, DMA) – это режим, принципиально отличающийся от двух ранее рассмотренных режимов тем, что обмен по системной шине идет без участия процессора. Внешнее устройство, требующее обслуживания, сигнализирует процессору, что режим ПДП необходим, в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин, сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать. Операция ПДП сводится к пересылке информации из устройства ввода/вывода в память или же из памяти в устройство ввода/вывода. Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали (рис. 1.10). Это похоже на режим обслуживания прерываний, но в данном случае процессор не участвует в обмене. Контроллер ПДП может считаться специализированным процессором, который отличается тем, что сам не участвует в обмене, не принимает в себя информацию и не выдает ее (рис. 1.11).

Рисунок 1.10 – Обслуживание ПДП

Рисунок 1.11 – Информационные потоки в режиме ПДП

Классификация АЛУ

Мы помним, арифметико-логическое устройство — устройство управления и операционное. Но не все современные и исторические АЛУ одинаковы. Далее мы приведем самые распространенные их классификации.

По способу представления информации:

• С плавающей запятой.
• С фиксированной запятой.

По способу действий с операндами:

• Параллельные. В этом случае операции над всеми разрядами выполняются АЛУ одновременно.
• Последовательные. В данном случае операции будут выполняться по очереди, последовательно над каждым из разрядов.
• Параллельно-последовательные. Слово данных здесь делится на слоги. Обработка информации в таком АЛУ (арифметико-логическом устройстве) ведется параллельно над разрядами слога и последовательно над самими слогами.

По применению систем исчисления:

• Двоичные.
• Двоично-десятичные.
• Восьмеричные.
• Шестнадцатиричные и проч.

По особенностям использования узлов и элементов:

• Блочные. Для выполнения отдельных арифметических операций в систему арифметико-логического устройства процессора вводят специальные блоки. Последние позволяют вести параллельно процессы обработки информации.
• Конвейерные. Чем отличаются АЛУ такого типа? Любая операция будет разбиваться на последовательность из микроопераций. Они выполняются за определенные такты (равные временные промежутки) на разных ступенях такого конвейера. Операция над потоком операндов, таким образом, выполняется каждый такт.
• Многофункциональные. Это универсальные АЛУ, которые способны исполнить множество операций в одном устройстве. Однако здесь требуется настройка на выполнение конкретной операции с помощью ее кода.

По временным характеристикам:

• Синхронные. В таких арифметико-логических устройствах компьютера каждая операция станет выполняться за один такт.
• Асинхронные. Соответственно, нетактируемые АЛУ. Обеспечивают высокую степень быстродействия, так как выполняются на комбинационных схемах.

По характеристике устройства управления:

• Имеющие микропрограммное управление.
• С жесткой логикой УУ.

Операции в устройстве

И еще одна тема напоследок. Мы должны помнить, что все операции,выполняемые в АЛУ, — логические. Их можно разделить на следующие категории:

• Индексной арифметики.
• Десятичной арифметики.
• Специальной арифметики.
• Двоичной арифметики для значений с фиксированной точкой.
• Двоичной, шестнадцатеричной арифметики для значений с плавающей точкой.
• Над алфавитно-цифровыми полями.
• Над логическими кодами.

Арифметико-логическое устройство — основная часть процессора любого компьютера. Было разработано еще в середине прошлого века прославленным фон Нейманом. Призвано исполнять простые арифметические и логические операции в компьютере. Сегодня существует большое количество разновидностей АЛУ, что видно из множества представленных классификаций данных устройств.

1.3. Понятие о процессоре

Ядром любой вычислительной системы является процессор (от англ. processor). Синонимом на русском языке является слово «обработчик».

Процессор – это тот узел, блок, который производит обработку информации внутри вычислительной системы.

Процессор заменяет практически всю «жесткую логику», которая понадобилась бы в случае традиционной цифровой системы. Он выполняет:

—       арифметические функции (сложение, умножение и т.д.),

—       логические функции (сдвиг, сравнение, маскирование кодов и т.д.),

—       временное хранение кодов (во внутренних регистрах),

—       пересылку кодов между узлами микропроцессорной системы и многое другое.

Количество элементарных операций, выполняемых процессором, может достигать нескольких сотен.

Остальные узлы вычислительной системы выполняют вспомогательные функции:

—       хранение информации (в том числе и управляющей информации, то есть программы),

—       связь с внешними устройствами,

—       связь с пользователем и т.д.

Надо учитывать, что все свои операции процессор выполняет последовательно, то есть одну за другой, по очереди. С одной стороны, это несомненное достоинство, так как позволяет с помощью всего одного процессора выполнять любые, самые сложные алгоритмы обработки информации. Но, с другой стороны, последовательное выполнение операций приводит к тому, что время выполнения алгоритма зависит от его сложности.

Вычислительная система способна сделать все, но работает она не слишком быстро, ведь все информационные потоки приходится пропускать через один-единственный узел – микропроцессор (рис. 1.3). В традиционной цифровой системе можно легко организовать параллельную обработку всех потоков информации, за счет усложнения схемы обработки потоков.

Рисунок 1.3 – Информационные потоки в микропроцессорной системе

Выполняемая в конкретный момент времени операция определяется управляющей информацией, программой.

Программа представляет собой набор команд (инструкций), составленный человеком (программистом).

Команда (инструкция) – цифровой код, расшифровав который, процессор узнает, что ему надо делать. Каждая команда имеет свое время выполнения, поэтому время выполнения всей программы зависит не только от количества команд в программе, но и от того, какие именно команды используются.

Все команды, выполняемые процессором, образуют систему команд процессора. Структура и объем системы команд процессора определяют его быстродействие, гибкость, удобство использования.

Всего команд у процессора может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Система команд может быть рассчитана на узкий круг решаемых задач (у специализированных процессоров) или на максимально широкий круг задач (у универсальных процессоров). Коды команд могут иметь различное количество разрядов (занимать от одного до нескольких байт).

Для выполнения команд в структуру процессора входят:

—       внутренние регистры,

—       арифметико-логическое устройство (АЛУ, ALU – Arithmetic Logic Unit),

—       мультиплексоры, буферы, регистры и другие узлы.

Работа всех узлов процессора синхронизируется общим внешним тактовым сигналом (синхроимпульсом).

То есть процессор представляет собой довольно сложное цифровое устройство (рис. 1.4).

Рисунок 1.4 – Пример структуры простейшего процессора

Разработчик должен рассматривать процессор как «черный ящик», который в ответ на входные и управляющие коды производит ту или иную операцию и выдает выходные сигналы. Разработчику необходимо знать систему команд, режимы работы процессора, а также правила взаимодействия процессора – протоколы обмена информацией. О внутренней структуре процессора надо знать только то, что необходимо для выбора той или иной команды, того или иного режима работы.

3.2. Организация стека

Особенность стека по сравнению с другой оперативной памятью – это заданный и неизменяемый способ адресации.

При записи любого числа (кода) в стек число записывается по адресу, определяемому как содержимое регистра указателя стека, предварительно уменьшенное (декрементированное) на единицу (или на два, если 16-разрядные слова расположены в памяти по четным адресам). При чтении из стека число читается из адреса, определяемого содержимым указателя стека, после чего это содержимое указателя стека увеличивается (инкрементируется) на единицу (или на два). В результате получается, что число, записанное последним, будет прочитано первым, а число, записанное первым, будет прочитано последним. Такая память называется LIFO или памятью магазинного типа (например, в магазине автомата патрон, установленный последним, будет извлечен первым).

Принцип действия стека показан на рис. 3.2 (адреса ячеек памяти выбраны условно).

Рисунок 3.2 – Принцип работы стека

Пусть, например, текущее состояние указателя стека 1000008, и в него надо записать два числа (слова). Первое слово будет записано по адресу 1000006 (перед записью указатель стека уменьшится на два). Второе – по адресу 1000004. После записи содержимое указателя стека – 1000004. Если затем прочитать из стека два слова, то первым будет прочитано слово из адреса 1000004, а после чтения указатель стека станет равным 1000006. Вторым будет прочитано слово из адреса 1000006, а указатель стека станет равным 1000008. Все вернулось к исходному состоянию. Первое записанное слово читается вторым, а второе – первым.

Необходимость такой адресации становится очевидной в случае многократно вложенных подпрограмм. Пусть, например, выполняется основная программа, и из нее вызывается первая подпрограмма. Если нам надо сохранить значения данных и внутренних регистров основной программы на время выполнения подпрограммы, мы перед вызовом подпрограммы сохраним их в стеке (запишем в стек), а после ее окончания извлечем (прочитаем) их из стека. Если же из первой подпрограммы вызывается вторая подпрограмма, то ту же самую операцию мы проделаем с данными и содержимым внутренних регистров первой подпрограммы. Понятно, что внутри второй подпрограммы крайними в стеке (читаемыми в первую очередь) будут данные из первой подпрограммы, а данные из основной программы будут глубже. При этом в случае чтения из стека автоматически будет соблюдаться нужный порядок читаемой информации.

В системе команд любого процессора для обмена информацией со стеком предусмотрены специальные команды записи в стек (PUSH) и чтения из стека (POP). Можно также хранить в стеке и данные, для того чтобы удобнее было передавать их между программами и подпрограммами. В общем случае, чем больше область памяти, отведенная под стек, тем больше свободы у программиста и тем более сложные программы могут выполняться.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Бесконтактный управляемый смеситель жидкости, содержащий корпус с двумя входными и одним выходным патрубками, перехватывающие тела со штангами, совершающими возвратно-поступательное движение посредством ручного управления в сочетании со штангами, отличающийся тем, что в устройство вводятся два датчика контакт, электромагниты в количестве входных выходов, сердечники электромагнитов соосно соединены со стержнями и с перехватывающими устройствами, а ручные приводы снабжены стержневыми зажимами, а питание электромагнитов осуществляется от мощности, введенной в устройство, управляемое датчиками приближения.

Смеситель по п.1, отличающийся тем, что каждый переключатель мощности содержит последовательно подключенный пороговый элемент, элемент выбора переднего фронта, однозарядный выключатель, автоматический выключатель и ключевой усилитель, а второй вход автоматического выключателя подключен к выход порогового элемента параллельно с элементом выбора передней кромки.

3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что количество входных патрубков, стержней, запорных элементов, ручных приводов и силовых выключателей увеличено до трех, а вход третьего силового выключателя соединен с выходами порога элементы первого и второго силовых переключателей через пятипозиционный переключатель, к первому входу которого подключен выход межкоммутаторного выключателя, выходы пороговых элементов первого и второго силовых переключателей подключены ко второму и третьему входы автоматического выключателя, соответственно, выход автоматического выключателя подключен к четвертому входу автоматического выключателя, пятый вход автоматического выключателя подключен к нулевому проводу, а входы автоматического выключателя введены в устройство и разъемы подключены к выходам пороговых элементов первого и второго переключателя мощности, а выход однократного действия третьего переключателя мощности подключен к входу соотношения запрещающих элементов, введенных в первый и второй силовые переключатели между автоматическими выключателями и основными усилителями.

4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что третий переключатель мощности содержит, помимо однократного и ключевого усилителя, элемент для регулирования длительности импульса, генерируемого однократным.

5. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что количество входных патрубков, стержней, запорных элементов, ручных приводов и выключателей питания увеличено до четырех, а четвертый выключатель питания содержит последовательный выключатель сигналов нуля от Выходы автоматических выключателей первого и второго силовых переключателей, однозарядного и ключевого усилителя, а однократный содержат элемент для регулировки ширины импульса.

Функции регистров АЛУ

Чтобы иметь представление о работе АЛУ, нам нужно поближе познакомиться с функциями его регистров:

• Pr1. Это аккумулятор или аккумуляторы. Считается главным регистром устройства, в котором и образуется результат произведенных вычислений.
• Pr2, Pr3. Регистры операндов в зависимости от характера исполняемой операции — слагаемого, делителя, сомножителя и проч.
• Pr4. Это адресный регистр. Он запоминает (в иных случаях формирует) адреса операндов результата.
• Pr6. Некое количество индексных регистров. Их содержимое будет использоваться для формирования адресов.
• Pr7. Вспомогательные регистры. По желанию разработчика могут стать аккумуляторами, индексными или вовсе использоваться для сохранения промежуточных результатов вычисления.

Теперь предлагаем вам обратиться к конкретным алгоритмам работы АЛУ.

Аналоговый сумматор

Думаю, все из вас помнят

Если, допустим, цена нашего квадратика 1 В, то на данной картинке мы видим постоянное напряжение амплитудой в 1 В. Суммировать постоянное напряжение — одно удовольствие. Для этого достаточно сложить амплитуды этих сигналов в любой момент времени.

На рисунке ниже мы видим два сигнала A и B и сумму этих сигналов: A+B. Если сигнал A = 2 В, сигнал B = 1 В, то сумма этих сигналов составит 3 В.

Все то же самое касается и сигналов с отрицательной полярностью

Как вы видите, при сложении сигналов с равной амплитудой, но разной полярности, мы в сумме получаем 0. То есть эти два сигнала взаимно себя скомпенсировали: 1 +(-1)=0. Все становится намного веселее, если мы начинаем складывать сигналы, которые меняются во времени, то есть переменные сигналы. Они могут быть как периодические, так и непериодические. 

Давайте для начала рассмотрим самый простой пример. Пусть у нас будут два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудами, частотами и фазами. Подадим их на сумматор. Что получится в итоге?

Получим синусоиду с амплитудой в два раза больше. Как вообще она получилась? Вычисления производятся довольно просто. Каждая точка синусоиды A+B  — это сложение точек в одинаковый момент времени синусоид А и B. Для наглядности мы взяли 3 точки: t₁ , t₂  и t₃ .

Как вы видите, в момент времени t₁ у нас амплитуда сигнала А была равна 1 В, амплитуда сигнала В тоже 1 В. В сумме их результат в момент времени t₁ будет равен 2 В, что мы и видим на сигнале A+B. В момент времени t₂ амплитуда сигнала A была 0 В, амплитуда сигнала В тоже 0 В. Как нетрудно догадаться, 0+0=0, что мы и видим на сигнале A+B в момент времени t₂ . Ну а в момент времени t₃ амплитуда сигнала А = -1 В, амплитуда сигнала В = -1 В, в результате их сумма -1+(-1) = — 2 В, что мы как раз и видим на синусоиде А+B в момент времени t₃ . Отсюда напрашивается вывод: для сложения сигналов надо суммировать амплитуды сигналов в одинаковые моменты времени.

А давайте сместим фазу одного из сигналов на 180 градусов, относительно другого, но при этом амплитуды и частоты сигналов оставим без изменения. Про такие сигналы говорят, что они находятся в противофазе. Как думаете, чему будет равняться их сумма? Долго не думая, смещаем второй сигнал на 180 градусов и суммируем их амплитуды в каждый момент времени. Нетрудно догадаться, что их сумма будет равняться нулю, что мы и видим на рисунке ниже.

5.3. Формирование однополосного сигнала

Формирование однополосного сигнала осуществляется в возбудителе. Однополосный сигнал формируют из двухполосного, модулированного по амплитуде в балансном модуляторе. Основные трудности связаны с подавлением нерабочей боковой полосы. Нерабочая боковая полоса частот должна быть подавлена до уровня -60дБ (т.е. в 1000 раз по напряжению). Наибольшее распространение получил фильтровой метод (рис.5.1), при котором выделение рабочей боковой полосы производится с помощью фильтров и повторной балансной модуляции на поднесущих частотах, в результате которой осуществляется искусственное смещение (транспозиция) боковых частот. Этот метод обеспечивает требуемое подавление нерабочей полосы и надежен в эксплуатации.

Рис.5.1

Для формирования двухполосного сигнала обычно используют кольцевые балансные модуляторы (рис.5.2б). При полном балансе на его выходе имеются частоты (2k+1)f ± (2k+1)F, где k = 0,1,2.. и т.д., т.е. частоты f ± F и комбинационные частоты f ±3F, 3f±3F и т.д.; несущая частота f и частота сигнала F здесь отсутствуют. На выходе балансных модуляторов рис.5.2а присутствует низкая частота F, а кроме боковых частот f ± F — комбинационные частоты Kf±(2k-1)F, где K и k — целые числа, т.е. частоты f ± 3F, f ± 5F, 2f ± 3F и т.д., т.е. здесь комбинационных частот намного больше, чем на выходе кольцевого балансного модулятора. Комбинационные частоты, находящиеся в выделяемой полосе боковых частот, искажают передачу. Выделение нужной боковой полосы,

 Рис.5.2

f + F или f — F, производится полосовым фильтром на выходе балансного модулятора. Наиболее жесткие требования предъявляются к фильтру первого балансного модулятора, который работает при самой низкой поднесущей частоте ( ~100 кГц). Обычно этот фильтр — кварцевый. В передатчиках низовой телефонной связи применяют электромеханические фильтры.

Другим методом формирования однополосного сигнала является фазоразностный, или фазокомпенсационный, при котором n-фазная система формирования состоит из n модулируемых по амплитуде каскадов, на каждый из которых со сдвигом по фазе на угол j=360/n, где n>2, подают колебания несущей частоты и колебания модулирующих частот. При суммировании на общей нагрузке сдвинутые по фазе колебания подавляемых боковых полос компенсируются, а рабочих – складываются. Частным случаем фазоразностного метода формирования является используемый в маломощных передатчиках служебной и любительской радиосвязи квадратурный метод, где n=2, а угол j=90 (рис.5.3)

Рис.5.3

Достоинствами фазоразностного метода являются возможность формирования однополосного сигнала непосредственно на рабочей частоте и отсутствие дорогостоящих фильтров. Однако, степень подавления несущей и нерабочей боковой полосы существенно зависят от точности фазовых сдвигов колебаний несущей частоты и модулирующих частот, а также от равенства амплитуд напряжений, подаваемых на модулируемые каскады. Для подавления несущей частоты и нерабочей полосы не хуже чем –40дБ необходимо, чтобы разница между амплитудами сигналов не превышала 0,5%, а фазовые ошибки –1. Наибольшие трудности связаны с созданием широкополосных фазовращателей для модулирующих сигналов низкой частоты. В связи с этим надежность фазоразностного метода хуже, чем фильтрового.

Усилитель мощности однополосного сигнала обычно рассчитывают на максимальную мощность R_~max в недонапряженном, близком к граничному, режиме (коэффициент использования по анодному напряжению x обычно принимают равным (0,9-0,95)x_кр).

3.4. Сегментирование памяти

Говоря об адресации, нельзя обойти вопрос о сегментировании памяти, применяемой в некоторых процессорах, например в процессорах IBM PC-совместимых персональных компьютеров. В процессоре Intel 8086 сегментирование памяти организовано следующим образом.

Вся память системы представляется не в виде непрерывного пространства, а в виде нескольких кусков – сегментов заданного размера (по 64 Кбайта), положение которых в пространстве памяти можно изменять программным путем.

Для хранения кодов адресов памяти используются не отдельные регистры, а пары регистров:

— сегментный регистр определяет адрес начала сегмента (то есть положение сегмента в памяти);

— регистр указателя (регистр смещения) определяет положение рабочего адреса внутри сегмента.

При этом физический (20-разрядный) адрес памяти, выставляемый на внешнюю шину адреса, образуется так, как показано на рис. 3.4, то есть путем сложения смещения и адреса сегмента со сдвигом на 4 бита. Положение этого адреса в памяти показано на рис. 3.5.

Рисунок 3.4 – Формирование физического адреса памяти из адреса сегмента и смещения	Рисунок 3.5 – Физический адрес в сегменте (все коды – шестнадцатеричные)

Применяются и более сложные методы сегментирования памяти. Например, в процессоре Intel 80286 в так называемом защищенном режиме адрес памяти вычисляется в соответствии с рис. 3.6.

Рисунок 3.6 – Адресация памяти в защищенном режиме процессора Intel 80286

В сегментном регистре в данном случае хранится не базовый (начальный) адрес сегментов, а коды селекторов, определяющие адреса в памяти, по которым хранятся дескрипторы (то есть описатели) сегментов. Область памяти с дескрипторами называется таблицей дескрипторов. Каждый дескриптор сегмента содержит базовый адрес сегмента, размер сегмента (от 1 до 64 Кбайт) и его атрибуты.

Таким образом, на сумматор, вычисляющий физический адрес памяти, подается не содержимое сегментного регистра, как в предыдущем случае, а базовый адрес сегмента из таблицы дескрипторов.

Сегментирование позволяет выделить в памяти один или несколько сегментов для данных и один или несколько сегментов для программ. Переход от одного сегмента к другому сводится всего лишь к изменению содержимого сегментного регистра.

6.3 Линеаризация аналогового умножителя, основанного на Гильберта схеме

Выражение (6.8а) для малого сигнала что, показывает разностный ток является произведением величин трех;и. В общем случае входные сигналы удовлетворять и не могут условию (6.8а). Тогда схему аналогового можно умножителя преобразовать к виду, показанному на рис.6.4. включение Такое резисторов в цепи эмиттеровприводит к тока линеаризации транзисторов даже если.

При входном большом сигнале ВАХ дифференциального каскада нелинейной становится, тогда . Другой способ обеспечения умножения линейности в широком динамическом диапазоне заключается в дополнительных введении устройств нелинейности (рис.6.5), которые передаточную компенсируют характеристику, связанную с гиперболическим тангенсом. схема Упрощенная устройства, обеспечивающего получениеU₁, пропорционального входного логарифму сигнала, с целью линеаризации передаточной дифференциального характеристики каскада с общим эмиттером приведена на Дополнительный.6.6. рис блок имеет характеристику обратного тангенса гиперболического.

Для токов I₁иI₂ можно записать:

; , (6.9)

ток I₀₁— где покоя, который протекает когдаU₁=0; К₁— преобразователя проводимость напряжение – ток.

Так как Т₇иТ₈диодном в находятся включении и смещаются токамиI₁,I₂, то:

;

тогда разностью определяется, вызванной разностью токов

(6.10)

Используя для соотношение (6.10) получим следующее выражение:

(6.11)

Таким выражение, образом (6.7) с учетом того, что блок нелинейность компенсирующий имеет напряжение, заданное формулой (6.11), следующим определится соотношением:

(6.12)

Схема на рис.6.5 допускает упрощение некоторое. Это связано с тем, что могут транзисторы непосредственно выполнять функцию преобразователей ток – напряжение. Такой умножитель показан на рис.6.7. отметить Следует, что наибольшее распространение получил резисторами с умножитель в эмиттерных цепях (рис.6.8).— преобразуется в напряжение промежуточное, снимаемое с транзисторов, находящихся в диодном Таким. включении образом, нелинейность, вносимая во входной процессе в сигнал преобразованияв, является обратной функцией по нелинейности к отношению характеристики перехода Б-Э транзисторов. Резисторы связи обратной,обеспечивают линейное преобразование входных разностные в напряжений токи,:

Для обеспечения линейного необходимо преобразования, чтобы

Тогда , где. Интегральное обеспечивает исполнение согласование параметров элементов. Преобразователь выхода дифференциального в простой можно выполнить подобно например, преобразованию, в операционных усилителях (курс «Аналоговые схемы интегральные»).

1.1 Назначение, область применения процессора и АЛУ для выполнения операций сложения, вычитания чисел с плавающей точкой

          Процессором называется
устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и
программное управление этим процессом. Процессор дешифрирует и выполняет
команды программы, организует обращения к оперативной памяти, в нужных случаях
инициирует работу периферийных устройств, воспринимает и обрабатывает запросы,
поступающие из устройств машины и из внешней среды («запросы прерывания»).
Процессор занимает центральное место в структуреЭВМ, так как он
осуществляет управление взаимодействием всех устройств, входящих в состав ЭВМ.

          Арифметическо-логические
устройства (АЛУ) служат для выполнения арифметических и логических
преобразовании над словами, называемыми в этом случае операндами.

Можно привести следующую классификацию АЛУ.  По
способу действия над операндами АЛУ делятся на последовательные и
параллельные. В последовательных АЛУ операнды представляются в последовательном
коде, а операции производятся последовательно во времени над их отдельными
разрядами. В параллельных АЛУ операнды представляются параллельным кодом и
операции совершаются параллельно во времени над всеми разрядами операндов.

          По способу представления
чисел различают АЛУ:

Операция вычитания

Давайте рассмотрим выполнение еще одной простой арифметической операции:

1. Значение операнда № 1, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 1 по кодовой шине.
2. Значение операнда № 2, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 2 по кодовой шине.
3. Инструкция по выполнению данного алгоритма выводится по кодовой шине инструкций к схеме управления.
4. Происходит переформирование положительного числа в отрицательное схемой управления.
5. Результат такого преобразования операнда идет далее в сумматор.
6. Сумматор выполняет сложение данных чисел.
7. Результат операции поступает в Регистр 1.
8. Результат операции вычитания отправляется в результирующий блок.