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

37158. Особенности генезиса капитализма в России в конце XIX века 57.55 KB
  Особенности генезиса капитализма в России в конце XIX века. Развитие капитализма и формирование промышленного пролетариата в России в 60х – середине 90х годов XIX в. Капиталистические отношения охватывали все сферы экономики способствовали ускорению темпов развития народного хозяйства России. Сельское хозяйство России в пореформенный период И после реформы 1861 г .
37159. Социально-политический строй России начала XX века. Основные классы и сословия 24.63 KB
  Социальнополитический строй России начала XX века. Социальная структура России в конце XIX – начале XX в. на тысячу населения приходилось 44 родившихся и снижения смертности которая впрочем в России в 1913 г . Социальная структура России в конце XIX – начале XX в.
37160. Древняя Русь при первых Рюриковичах. Внутренняя и внешняя политика. «Повесть временных лет». Норманнская теория 21.81 KB
  Походами на вятичей литовцев радимичей болгар Владимир укрепил владения Киевской Руси. Принятие христианства не только уравняло Киевскую Русь с соседними государствами но и оказало огромное влияние на культуру быт и нравы древней Руси.При Ярославе Владимировиче прозванном Мудрым начал оформляться единый для всей Руси судебный кодекс Русская Правда. В Киеве Новгороде Полоцке были построены величественные соборы святой Софии что должно было показать церковную самостоятельность Руси.
37161. Принятие христианства. Владимир Первый. Развитие Руси при Ярославе Мудром. «Русская правда» 18.69 KB
  Развитие Руси при Ярославе Мудром. Древние русичи были язычниками поклонялись множеству богов бог неба Сварог бог Солнца Дажбог бог грома и молний Перун и т. Христианство было уже известно на Руси и до крещения Владимира. Однако будущий креститель Руси начинал свой путь убежденным язычником и прошло немало времени пока изменились его взгляды.
37162. Феодальная раздробленность, ее причины и последствия 12.55 KB
  После смерти Ярослава Мудрого в развитии государства усиливаются центробежные тенденции начинается один из сложнейших периодов истории древней Руси период феодальной раздробленности растянувшийся на несколько веков. Процесс феодальной раздробленности на Руси был обусловлен укреплением власти крупнейших феодалов на местах и зарождением местных административных центров. Период феодальной раздробленности охватывает в целом XIIXV вв. когда уже начался процесс феодальной консолидации число их приближалось к 250.
37163. Три основных центра Руси. Владимирское и Галицко-Волынское княжетсва. Новгородская феодальная республика 29.58 KB
  Под влияние ростовосуздальского князя попали Рязань и Муром. Хотя власть великого князя безвозврат но ушла в прошлое но княжение в Киеве подчеркивало старшинство князя. Последующие поколения русских князей назы вавшие свои княжества великими а себя великими князьями та кого пиетета к титулу великого киевского князя уже не испытывали. Он претендуя на титул велико го князя всех земель Руси в 1169 году захватил Киев и учинил там полный разгром превзойдя в этом половцев.
37164. Установление монголо-татарского ига и его последствия для народов Руси 21.29 KB
  Организация монгольского войска была основана на десятичном принципе 10 100 1000 и т. войска Чингисхана вторглись в Среднюю Азию. Вслед за Средней Азией был захвачен Северный Иран после чего войска Чингисхана совершили грабительский поход в Закавказье. Битва между русскополовецкими и монгольскими войсками произошла 31 мая 1223 г.
37165. Предпосылки объединения русских земель в XIV в. Начало возвышения Московского княжества 20.47 KB
  Предпосылки объединения русских земель в XIV в. В то же время стержнем политической жизни этого периода становится объединительный процесс русских земель. Территориальным ядром формирования русской народности и Русского государства становится ВладимироСуздальская земля в которой постепенно возвышается Москва превращаясь в центр политического объединения русских земель. В условиях феодальной раздробленности и агрессии немецких рыцарских орденов южные и югозападные земли в том числе и Киев вошли в состав Княжества Литовского поэтому...
37166. Образование централизованного Российского государства. Иван Третий. Свержение ордынского ига 13.64 KB
  Завершение процесса объединения русских земель вокруг Москвы в централизованное государство приходится на годы правления Ивана III 1462 1505 гг. и Василия III 1505 1533 гг. На протяжении 150 лет до Ивана III шло собирание русских земель и сосредоточение власти в руках Московских князей. При Иване III великий князь возвышается над остальными князьями не только количеством силы и владений но и объемом власти.