Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа (1115206), страница 106
Текст из файла (страница 106)
27-34, 6). Выход А соответствует младшему биту [1еаз! з!пп!!!сап! ЬВ (1-3В)[, а выход Р— старшему биту [шоз! 3!дп1!!сап! ЬД (МЗВ)). Эта таблица показывает, как образуются числа в двоичной системе. Из таблицы видно, что десятичное б эквивалентно двоичному 0110 (6~о=01!Ох). Преобразование двоичного числа в его десятичный эквивалент может быть легко осуществлено разложением на степени числа два, как показано под таблицей. Двоичное число 0110 может быть выражено десятичным как (ОХ2а) + (! Х2Я) + (! Х2') + (ОХ2о) =0+4+2+0= =б. Для числа больше !5 необходим пятый бит (со значением 2"), и в регистр должен быть добавлен еще один триггер.
Электронные схемы в аналпг>~чсскпх прнборах 379 Рнс. 27-33. 4-Бптовый двончао-десятячаый счетчик, построенный как модпфнкацня счетчика па рнс. 27-34 (а), н его таблица пстннностн (6). Двоичный счетчик можно приспособить для снятия десятичных отсчетов путем замены соединений и~включения дополнительного устройства И, ведущего к 7-входу Т-4, как на рис. 27-35. Свойства У-входа таковы, что, когда он заземлен (т. е. прп нулевом уровне), он приводит Я-выход к 0 и Я к 1; если жс он высок, счет продал>кается.
Следовательно, показанные па рисунке соединения приведут счет к возврату на ОООО вслед за девятым импульсом. Этот тпп счетчика известен как двоично-десятичный [Ыпагу сот!еб г(ес!гпа! (ВСР)1 Четыре выхода могут быть соединены последовательно с устройствами, которые дают семь параллельных сигналов, питающих соответствующие секции 7-сегментного люминофорного дисплея, имеющегося во многих лабораторных приборах., Счетный регистр можно использовать как таймер для измерения времени, протекающего между двумя событиями, нли. чтобы вызвать событие в определенное время.
Последнее можно !яп 880 Глава 27 вход лл А в с (27-13) Рис. 27-36. Двоичиый счетчик, используемый в качестве таймера. сделать с помощью устройства И (рис. 27-36). Счетчик показывает время (в миллисекундах), в течение которого вход в устройство высок. Для больших интервалов времени были бы удобны часы с меньшей скоростью; часы частотой 1 Гц, например, давали бы отсчет прямо в секундах. Чтобы установить точно ттремеииую последовательность событий, счетный регистр объединяют с серией устройств И, соединенных таким образом, чтобы выбирать различные комбинации выходов Я и сг из последовательных каскадов. Более детальное описание можно найти в работе (1)„ с. 222 †2. Переходные преобразователи Теперь мы рассмотрим основные компоненты, которые осуществляют преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид и наоборот. Существует множество различных схем таких преобразователей, мы опишем только по одному из каждого типа.
Более детальное обсуждение см. в работах (3, 4). Общий тип т(афро-аналогового преобразователя (ЦАП) показан па рис. 27-37. Последовательность электронных переключателей, соответствующих цифрам двоичного числа, соединяет напряжение сравнения с последовательными элементами мпогозвенной цепи сопротивлений, ведущей к ОУ, Анализ показывает, что напряжение на выходе схемы на рис, 27-37 определяется уравнением Е.„„=- --Еср(Р+ С72'хь В!2'+ А72з) где буквы от А до Р соответствуют положениям переключате. лей («О», если сопротивление заземлено, и «1», если сопротивление соединено с Е,р).
Для такого «4-битового» преобразователя в качестве Е,„удобно использовать 8,000 В, так как это дает выход, равный десятичному эквиваленту двоичного числа (в вольтах). Таким образом, 0110з дает Е„,х=8(0+0,5+0,25+ +О) =6 В. Дополнительные сегменты в звеньях позволяют увеличить точность путем вмещения большего числа битов цифровой информации. Электрокиые схемы в аналитических приборах 58! Рис. 27-37. Цифре-аиалоговый преобразователь (ЦАП) с использоваиием цепи из звеиьев сопротивлений тт/2й.
Рис. 27-38. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП). На рис. 27-38 показана схема аналого-Чифрового преобразователя (АЦП). Он состоит из двоичного счетчика и ЦАП в сочетании с )с7о-триггером и другими управляющими элементами, Мгновенное заземление линии «готов» восстанавливает и триггер, и счетчик. При опускании переключателя «готов» (г становится высоким, позволяя импульсам часов проходить в счетчик. Счетчик увеличивает свой выход до все более высокого счета, пока напряжение Е... даваемое ЦАП, не сравняется с напряжением аналогового входа, что определяется компаратором. Этот последний элемент представляет собой ОУ без отрицательной обратной связи; его выход всегда имеет максимальную величину, положительную или отрицательную.
В данном случае выход связан с двумя диодами, которые предохраняют его от поступления положительных импульсов выше +5 В и отрицательных импульсов. Когда Е,,; достаточно велико и превышает входное напряжение, выход компаратора скачком изменяется от 0 до +5 В, Это делает Я низким и ос- 582. Глава 27 Задачи Литература танавливает часы.
Выход счетчика равен двоичному числу, которое ЦАП рассматривает как эквивалентное входному напряжению. Мы рассмотрели некоторые основные элементы, необходимые для соединения лабораторного прибора с компьютером. Следующая глава предложит некоторые способы осуществления такого соединения. 27-1. В схеме на рнс. 27-!1 положим е~ +200 мВ, ее=+700 мВ, ез= =- — 500 нн, Г(~=2 кОн, )?х=!,4 нОм, Г?з=!0 кОм, )?же=!О ьОм; вычислите зпачсппс выходного напряжения еьн,. Каким будет результат замены )?,,, па 100 кОм, если все другие величины останутся без изменений? 27-2.
Метод амперометрвческого титрования с двумя электродами, обсуждаемый в гч. 16, требует наложения небольшого постоянного напряжейия иа ячейку при контролпр>емом токе Сходный метод титроваиня требует при измерении потенциала протекания небольшого постоянного тока через ячейку. Постройте схему на ОУ, которая бы обеспечивала проведение обоих методов. 27-3. Постройте схему ОУ для решения уравнения е,м„= АХуя где Х и У вЂ” два переменных напряжения, и — переменный параметр, й— безразмерная константа.
Прн построении схемы можно исходить из рис. 27-!3 и 27.14, Рпс. 27-39. Г!срсстранвасмый усилитель (к зад. 27-4). Рис, 27-40. Логическая схема к зад. 27-5. Электронные схемы в аналитических приборах 583 Рис. 27-41, Альтернативная схема для двоично-десятичного счетчика (к зад. 27-6) . 27-4. ИК-спектрофотометр имеет вращающийся прерыватель, который модулврует излучение иа 17 Гц. Система усиления сигнала включает два заграждающих фильтра, настроенных иа частоты 17 и 60 Гц, расположенных как иа рнс. 27-39. В какие положения нужно поместить этн два фильтра? Объясните их функции в схеме. 27-5.
Составьте таблицу истинности для схемы из двух элементов иа рис. 27-40. 27-6. Схема на рис. 27-4! может действовать как двоично-десятичный счетчик и как счетчик на рис. 27-35 (хотя последний медленнее). Объясните, как они работают. 27-7. В чем состоит разница в рабчте триггера, использующего схему рис. 27-31, п такого же триггера, в котором элементы И вЂ” ПЕ заменены элементами ИЛИ вЂ” НЕ? 1.
Раэзоз В. Н., Еы)ля 6. )Р'., Апа1оя апд Г>16!!а) Е1ес1гоп(с Гог Вс)еп. !Ы)з (24 еб.), 971)еу-!п1егзс(енсе, Неж Уог)г, 1980. 2. дюйм О, 97., Язлыогы Н, г1., ТЬе Еаьога)огу Г?есогбег, Р1епшп Ргезз, Нещ Уог)г, 1974. 3. 7пс1~ Е. 1.. (ег!.), Оа!а Асцннбноп шн) Сопчегиоп Напг!Ьоой, Па1е1-1п1егы1, !пс, Мапзие!Й, МЛ, 1980. 4. ВЬе)пяоЫ )>.
Н. (сг1.), Лпз1оя-Г>!61!а! Сопчегыоп Мо1ез, Лпа)ой Оегисек !пс., Могжоо~), МЛ, 1977. Дополннтсльная литература 1, 1'ясгз и. Г., Гроса Ю М Электроника.— Мс Высшая школа, !982. 2 Жеребцов и. Н. Основы электроники.—. Лх Энергоатомнздат, 1965. Рнс 2В 1 Лрхнтеитура ЭВМ гллвл 28 Компьютеры в аналитических приборах В предыдущих главах мы лишь кратко упоминали об одном из самых важных достижений в приборостроении — речь идет о наделении прибора вычислительными возможностями. Этот предмет слишком сложен для детального обсуждения в этой книге, и самое большее, что можно сделать,— отметить некоторые наиболее существенные моменты.
При работе в аналитической лаборатории, применяющей инструментальные методы анализа, студенту, вероятно придется иметь дело с компьютерами в различных ситуациях. Многие, а возможно, большинство современных аналитических приборов имеют встроенные микропроцессоры и необходимую память. Программы для работы с прибором (программное обеспечение) поставляются изготовителем прибора. Все, что должен сделать пользователь, — это задать значения некоторых параметров, нужных для решения поставленной задачи. Помимо этого с компьютером приходится встречаться при стыковке приборов с независимой ЭВМ типа «персонального компьютера». Такая ситуация становится все более обычной.
Для начала мы рассмотрим общую структуру компьютера. Архитектура ЭВМ Большинство цифровых ЭВМ построены на основе общей блоксхемы, изображенной на рис. 28-1. «Сердцем» компьютера является устройство, называемое центральным прог(ессором (ЦП), выполняющее основные логические действия; все остальные блоки ЭВМ присоединены к нему и ему подчиняются, Это относится к большинству устройств памяти и утройствам ввода/вывода (УВВ).
ЭВМ имеет три различных типа памяти. В каждом компьютере есть блок оперативной памяти (ОП) для временного хранения данных и программ *. Термин «случайный» означает, что * В англоязычной литературе применяют аббревиатуру йЛМ от Ггапдогп Лссезз Мсгпогу — память со случайным доступом.— Прим. перев.
Компьютеры в аиалитичесиих приборах 585 запоминаемая информация может храниться в любом свободном месте, откуда ее при необходимости можно извлечь. Второй тип памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (английская аббревиатура КОМ от аеас(-оп1у Мегпогу — память только для чтения).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
