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

22530. Эпюры внутренних усилий при растяжении-сжатии и кручении 48.5 KB
  Рассмотрим расчетную схему бруса постоянного поперечного сечения с заданной внешней сосредоточенной нагрузкой Р и распределенной q рис. а расчетная схема б первый участок левая отсеченная часть в второй участок левая отсеченная часть г второй участок правая отсеченная часть д эпюра нормальных сил Рис. В пределах первого участка мысленно рассечем брус на 2 части нормальным сечением и рассмотрим равновесие допустим левой части введя следующую координату х1 рис. Мысленно рассечем его сечением 2 2 и рассмотрим равновесие левой...
22531. Эпюры внутренних усилий при прямом изгибе 87.5 KB
  Рассмотрим пример расчетной схемы консольной балки с сосредоточенной силой Р рис. а расчетная схема б левая часть в правая часть г эпюра поперечных сил д эпюра изгибающих моментов Рис. Построение эпюр поперечных сил и внутренних изгибающих моментов при прямом изгибе: Прежде всего вычислим реакции в связи на базе уравнений равновесия: После мысленного рассечения балки нормальным сечением 1 1 рассмотрим равновесие левой отсеченной части рис. Для правой отсеченной части при рассмотрении ее равновесия результат аналогичен рис.
22532. Понятие о напряжениях и деформациях 80.5 KB
  а вектор полного напряжения б вектор нормального и касательного напряжений уменьшаются главный вектор и главный момент внутренних сил причем главный момент уменьшается в большей степени. Введенный таким образом вектор рn называется вектором напряжений в точке. Совокупность всех векторов напряжений в точке М для всевозможных направлений вектора п определяет напряженное состояние в этой точке. В общем случае направление вектора напряжений рn не совпадает с направлением вектора нормали п.
22533. Свойства тензора напряжений. Главные напряжения 95 KB
  Свойства тензора напряжений. Главные напряжения Тензор напряжений обладает свойством симметрии. Для доказательства этого свойства рассмотрим приведенный в лекции 5 элементарный параллелепипед с действующими на его площадках компонентами тензора напряжений. Отличные от нуля моменты создают компоненты верхняя грань и права грань: После сокращения на элемент объема dV=dxdydz получим Аналогично приравнивая нулю сумму моментов всех сил относительно осей Оу и Ог получим еще два соотношения Эти условия симметрии и тензора напряжений...
22534. Плоское напряженное состояние 98.5 KB
  Тензор напряжений в этом случае имеет вид Геометрическая иллюстрация представлена на рис. Инварианты тензора напряжений равны а характеристическое уравнение принимает вид Корни этого уравнения равны 1 Нумерация корней произведена для случая Рис. Позиция главных напряжений Произвольная площадка характеризуется углом на рис. Если продифференцировать соотношение 2 по и приравнять производную нулю то придем к уравнению 4 что доказывает экстремальность главных напряжений.
22535. Упругость и пластичность. Закон Гука 156 KB
  При высоких уровнях нагружения когда в теле возникают значительные деформации материал частично теряет упругие свойства: при разгрузке его первоначальные размеры и форма полностью не восстанавливаются а при полном снятии внешних нагрузок фиксируются остаточные деформации. Накапливаемые в процессе пластического деформирования остаточные деформации называются пластическими. Твердые тела выполненные из различных материалов разрушаются при разной величине деформации. Соответствующие деформации обозначим через и причем эти деформации...
22536. Механические характеристики конструкционных материалов 110 KB
  ДИАГРАММЫ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Основным опытом для определения механических характеристик конструкционных материалов является опыт на растяжение призматического образца центрально приложенной силой направленной по продольной оси; при этом в средней части образца реализуется однородное напряженное состояние. Форма размеры образца и методика проведения испытаний определяются соответствующими стандартами например ГОСТ 34643 81 ГОСТ 149773. Физический смысл коэффициента Е определяется как...
22537. Влияние различных факторов на механические характеристики материалов 54.5 KB
  Влияние процентного содержания углерода Влияние температуры окружающей среды. Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов как ползучесть и длительная прочность. Скорость релаксации напряжений возрастает при повышении температуры. Прочность углеродистых сталей с повышением температуры до 650 700oС снижается почти в десять раз.
22538. Основные понятия теории надежности конструкций 79.5 KB
  Условие прочности по существу есть условие обеспечения прочностной надежности. Например предельное напряжение входящее в условие прочности по своей природе является случайным. Если стечение обстоятельств приводящее к нарушению условия прочности редкое событие то приходим к вероятностной трактовке условия прочности с позиций теории надежности. Вместо условия прочности 1 записывается условие Р=Р 2 где Р заданное достаточно высокое значение вероятности которое называется нормативной вероятностью безотказной работы.