7149

Построение принципиальной схемы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Построение принципиальной схемы Принципиальная схема строится с учетом помех, фильтров, по входу/выходу, с учётом нагрузок способности, для чего ставятся различные фильтры низких или высоких частот. В результате принципиальные схемы реализуют те же ...

Русский

2013-01-17

147 KB

14 чел.

Построение принципиальной схемы

Принципиальная схема строится с учетом помех, фильтров, по входу/выходу, с учётом нагрузок способности, для чего ставятся различные фильтры низких или высоких частот. В результате принципиальные схемы реализуют те же функции, но с дополнительным элементом, улучшая качество и надежность логических вычислений.

Квайн вывел критерии, по которым схемы можно сравнивать между собой. Метод Квайна имеет четко формулируемые правила проведения отдельных операций.

K =      , где

хi - число i-ых элементов, bi – число входов/выходов, n-число различных элементов в схеме.

                                       Рис.3.1

Число различных элементов n=3

i=1,2,3

b1=3 – число входов/выходов

x1=2 – число  i-ых элементов

K1=6+2∙1+4=12                 1 - 17,5+31=48,5 Нс

K2=8                                   2 – 20,5+31=51,5 Нс

Расчет быстродействия

Быстродействие представляет собой наибольшее время, которое требуется для выполнения функции, возлагаемой на устройство. Для комбинационных схем это время установившегося режима, когда на вход подается набор переменных, а на выходе получается правильное значение функции.

В технических условиях элементы 01=10нс, 10=25нс. Для упрощения в процессе быстродействия эти времена необходимо учитывать как переключение с «0», так и переключение с «1».

Для прикидочных расчетов можно взять наибольшее значение. Т.к. элемент динамики может переключаться с 1 на 0 и наоборот, то с увеличением элементов просчитать всевозможные переключения сложно без машинных расчетов. Поэтому, как правило, берутся средние времена

cp=(01+10)/2=35/2=17,5нс     

             Рис. 3.2

За быстродействие принимается наибольшее задержка прохождения сигнала  через схему. Т.к. сигнал может проходить по разным путям, считается нахождение сигнала по всем возможным путям.

1=17,5+31=48,5

2=20+31=51 нс

Итак, наибольшее время быстродействия = 51нс

Зная быстродействие, можно определить max частоту переключения сигнала, при которой схема может правильно функционировать

f=

Логика ТТЛ (транзисторно-транзитивная логика).

       ТТЛ бывает разных серий, каждая серия содержит разные логические элементы, изготавливается в разных корпусах.

ТТЛ - транзисторно – транзитивная логика. ТТЛ строится  на новых, многоколлекторных, многоэммиттерных транзисторах при небольшом количестве сопротивлений (резисторов).

Если на вход X1,X2,X3 не подавать никаких  напряжений, то через эммитеры ток не течет. Мало того на любой из них можно подавать напряжение питания +5В, что есть «логическая единица». В ТТЛ, если ничего не подавать, то это - неопределенное состояние. Если закоротить один из выходов, то на нем будет 0В  - это «логический нуль».

Если подать на все входы 5В или ничего не подавать, то ток на эммитерах и на коллекторах равен 0.

                                                      Рис.3.3

JKЭVT1≈0        Jб=JR2=JбэVT2≈0        База транзистора JV2≈0.                                              

Напряжение на коллекторе 2 равно напряжению питания. В результате транзистор VT2 – будет закрыт и направление на коллекторе VT2= направлению VT1.

1)X1X2X3=1 y=1 – i-ый случай (мы рассмотрели)

2)Х1=0,X2=X3=1 y=0

После закорачивания х1 транзистор VT1 открывается и появляется ток коллектора  JK, т.е. появляется ток базы транзистора VT2. Транзистор VT2 открывается. В открытом состоянии между коллектором и эммитерам VT2 появляется низкий потенциал, близящийся к 0. Через R2 течёт большой ток и на выходе y появляется 0.

Аналогично любые комбинации, при которых на выходе будет y=0.

        Таблица 3.1

X1

X2

X3

Y

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

Y=X1∙X2∙X3                                                                     

Микросхемы

К 155 ЛА 8                                                                   К 155 ЛР3

 К155ЛАЗ

рис. 3.4

Кроме логических элементов в составе логики используются элементы памяти – триггеры, более сложные узлы дешифратора, счетчики, сумматоры и т.д.

К 155 ТМ2

D – триггер

Рис. 3.5

(характеристики обозначения габаритного размера и др. можно найти в справочнике Тарабрин “Справочник по интеллектуальным микросхемам”)

Дешифраторы

Дешифратором называется устройство комбинаторного типа, имеющего m-входов и n –выходов

Число выходов полного дешифратора n = 2m. Дешифраторы преображают двоичный код в десятичный  и в унитарный код. Унитарный код имеет в своем составе только одну логическую единицу и она соответствует десятичной цифре двоичного кода.

Дешифратор описывается системой уравнений следующего вида:

Каждое уравнение дешифратора соответствует конъюнкции совершенной дизъюнктивной нормальной формы.

Дешифратор на 2 входа

Он имеет вид следующей таблицы истинности

СДНФ

f0=(не Х1∙неХ2)

f1=(не Х1)∙Х2

f2=X1∙(неX2)

f3=X1∙Х2

                                                               Таблица 3.2

X1

X2

f0

f1

f2

f3

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

{И,НЕ}

  

Рис. 3.6

Рис. 3.7

Дешифратор в линейном базисе {ИЛИ,НЕ}

{f0=(1)( 2)

{f1=(1)∙х2

{f2=x1∙(2)

{f3=x1x2

Чтобы построить дешифратор в базисе {ИЛИ,НЕ}, нужно преобразовать уравнение к этому базису, заменив все конъюнкции стрелками Пирса.

Переходим к уравнению:

f0=

f1=

f2=

f3=

X1

X2

X3

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

(рис.схемы и диаграммы вставить)

Из диаграммы видно, что в каждый момент времени истинен только один выходной сигнал.

Если подавать на вход периодический сигнал, то используя дешифратор, можно осуществить деление частоты и суммировать скважность входных/выходных сигналов.

C=∙100%

Под линейным дешифратором понимается дешифратор, имеющий 1 каскад по реализации функций. На каждом элементе этого дешифратора имеются все входные сигналы. Время преобразования информации (быстродействие дешифратора) определятся, как  =cp+cp.инв.

cp.инв- среднее время инвертирования сигнала.

Поэтому линейный дешифратор обладает наибольшим быстродействием, однако, с увеличением  числа входных переменных из-за ограничения величины коэффициента объединения по входу становится невозможным его реализация.

С целью получения более сложных схем используются многокаскадные дешифраторы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8817. Банківські ресурси як основа функціонування банку Тестові завдання 26.05 KB
  Банківські ресурси як основа функціонування банку. Тестові завдання. Мінімальний розмір статутного капіталу банку, створеного за участю іноземного капіталу, частка якого у статутному капіталі банку становить до....
8819. История. Назначение. Системные вызовы. Структура операционных систем. 153 KB
  История. Назначение. Системные вызовы. Структура операционных систем. 1.1 История ОС Первые (1945-1955г.г.) компьютеры работали без операционных систем, как правило, на них работала одна программа. Когда скорость выполнения программ и их количество ...
8820. Процессы и потоки (нити) 130 KB
  Процессы и потоки (нити). 2.1 Процессы 2.1.1 Понятие процесса Процесс (задача) - программа, находящаяся в режиме выполнения. С каждым процессом связывается его адресное пространство, из которого он может читать и в которое он может писать данн...
8821. Взаимодействие между процессами 164.5 KB
  Взаимодействие между процессами. 3.1 Взаимодействие между процессами Ситуации, когда приходится процессам взаимодействовать: Передача информации от одного процесса другому Контроль над деятельностью процессов (например: когда они борются...
8822. Планирование процессов в информатике 144 KB
  Планирование процессов. Основные понятия планирования процессов Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору. Планировщик - отвечающая за это часть операционной системы. Алгоритм планирования - используемый алгори...
8823. Взаимоблокировка процессов 181.5 KB
  Взаимоблокировка процессов Взаимоблокировка процессов  может происходить, когда несколько процессов борются за один ресурс. Ресурсы бывают выгружаемые и невыгружаемые, аппаратные и программные. Выгружаемый ресурс - это...
8824. Управление памятью. Страничная организация 128.5 KB
  Управление памятью. Страничная организация 6.1 Основные понятия Менеджер памяти - часть операционной системы, отвечающая за управление памятью. Основные методы распределения памяти: Без использования внешней памяти С использованием внешн...
8825. Алгоритмы замещения страниц 116 KB
  Алгоритмы замещения страниц 7.1 Алгоритмы замещения страниц Идеальный алгоритм заключается в том, что бы выгружать ту страницу, которая будет запрошена позже всех. Но этот алгоритм не осуществим, т.к. нельзя знать какую страницу, когда запросят. Мож...