КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Особенности проектирования цифровых схем
Реализация цифровой схемы на базовых ЛЭ ИЛИ-НЕ Синтезируем на базовом ЛЭ ИЛИ-НЕ цифровую схему, работа которой описывается тем же логическим выражением Таблица 1.4. Последовательность преобразования выражения к базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ
При разработке цифрового прибора используются модели представления цифровых схем: логическая модель; модель с временными задержками; модель с учетом электрических эффектов (или электрическая модель). Логическая модель применима для всех цифровых схем, в которых быстродействие не принципиально. Модель с временными задержками учитывает задержки срабатывания ЛЭ. Ее применение необходимо для схемотехнической разработки всех быстродействующих устройств и для проверки случая одновременного изменения нескольких входных сигналов. Электрическая модель учитывает входные и выходные токи, входные и выходные сопротивления и емкости элементов. Эту модель надо применять при объединении нескольких входов и выходов, при передаче сигналов на большие расстояния и т.д. На рисунке 1.10 на примере простейшего ЛЭ НЕ (инвертора) показаны три модели представления этого цифрового «прибора».
Из рисунка видно, что в логической модели, считается, что ЛЭ срабатывает мгновенно, любое изменение уровня входного сигнала сразу же, без всякой задержки приводит к изменению уровня выходного сигнала.
В модели с временными задержками выходной сигнал изменяется с некоторой задержкой относительно входного. В электрической модели выходной сигнал не только задерживается по сравнению с входным, но и его изменение происходит не мгновенно – процесс смены уровней сигнала (фронт сигнала) имеет некоторую конечную длительность. В начале проектирования используется логическая модель, а затем для некоторых узлов применяется модель с временными задержками или (реже) и электрическая модель. При этом логическая модель не требует вообще никаких цифровых расчетов, для нее достаточно только знание таблиц истинности или алгоритмов функционирования микросхем. Модель с временными задержками предполагает расчет временных задержек элементов на пути прохождения сигналов,. В результате этого расчета может выясниться, что требуется внесение изменений в схему. Рассмотрим простейшую схему, состоящую из одинаковых ЛЭ, изображенную на рисунке 1.10.
Схема включает в себя одинаковые ЛЭ. Это означает, что они будут иметь одинаковые задержки распространения (t10зд р , t01зд р ). При расчете временной задержки последовательно включенных логических элементов используется средняя задержка распространения сигнала ЛЭ: τзд р ср = (t10зд р + t01зд р)/2. Пусть, простейшая схема реализована на ЛЭ К155ЛА8 (ТТЛ). Пользуясь справочной литературой определим t10зд р (не более 18 нс) и t01зд р (не более 60 нс). Тогда средняя задержка распространения сигнала одного ЛЭ будет равна: τзд р срЛЭ = (t10зд р + t01зд р)/2 = (18+60) /2 = 39 нс.
Рассмотрим цепочки последовательно включенных ЛЭ в схеме. На вход 1 ЛЭ7 поступает сигнал, который формируется последовательно включенными ЛЭ1, ЛЭ2, ЛЭ4, ЛЭ6. На вход 2 ЛЭ7 поступает сигнал, который формируется последовательно включенными ЛЭ3, ЛЭ5. Следовательно основную задержку в схему вносит цепочка последовательно включенных элементов ко входу 1 ЛЭ7. τзд р ср общ. = τзд р срЛЭ1+ τзд р срЛЭ2+ τзд р срЛЭ4+ τзд р срЛЭ6+ τзд р срЛЭ7 = 5* τзд р срЛЭ = 5*39нс = 195 нс. Для схемы изображенной на рисунке 1.11 основную задержку в схему будет вносить цепочка следующих ЛЭ: ЛЭ1 (НЕ), ЛЭ4 (ЛЭ И на 3 входа), ЛЭ5 (ЛЭ НЕ), ЛЭ6 (ЛЭ ИЛИ на 2 входа.
τзд р ср общ. = τзд р срЛЭ1+ τзд р срЛЭ4+ τзд р срЛЭ5+ τзд р срЛЭ6 или τзд р ср общ. = 2*τзд р срЛЭ1+ τзд р срЛЭ4 + τзд р срЛЭ6. Расчеты по электрической модели могут быть различными, в том числе и довольно сложными, но в большинстве случаев они сводятся всего к суммированию входных и выходных токов ЛЭ. Входной ток ЛЭ задается для неблагоприятного режима работы в пределах допустимых температур окружающей среды и напряжения питания как для уровня «0» (I0вх), так и для уровня «1» (I1вх). Выходные токи (I0вых, I1вых) характеризуют нагрузочную способность ЛЭ. Втекающие токи имеют положительные знаки, вытекающие – отрицательные. Рассчитаем схему, представленную на рисунке 1.12 используя электрическую модель.
I0вы ЛЭ2 = I0вх ЛЭ3 + I0вхЛЭ4. + I0вхЛЭ6 I1вы ЛЭ3 = I1вх ЛЭ7 В результате этих расчетов может выясниться, что требуется применение микросхем с более мощными выходами или включение дополнительных элементов.
Дата добавления: 2014-10-17; Просмотров: 457; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |