Рис. 3.6.1.
Данная ИМС содержит два пятивходовых элемента ИЛИ-НЕ, в каждом из которых один вход – стробирующий (Е1), и работает в соответствии с таблицей 3.6.1.
Таблица 3.6.1.
Таблица истинности элемента 4ИЛИ-НЕ.
E1
Х1
X1
X2
X3
Y
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
*
*
*
*
1
где Xi – входные сигналы,
Е1 – вход стробирования,
Y – выходной сигнал.
3.7. АЛС320Б
Одноразрядный семисегментный цифробуквенный индикатор. Изготавливается на основе структур галлий – фосфор. Данный индикатор имеет зеленый корпус и не имеет цветных точек. УГО данного индикатора представлено на рис. 3.7.1.
Рис. 3.7.1.
где a, b, c, d, e, f, g – светодиоды индикатора.
Составленная принципиальная схема представлена в приложении 2.
4. Расчет быстродействия и потребляемой мощности.
Спроектированная принципиальная схема объекта сопровождается поверочными расчетами технических характеристик: быстродействия, потребляемой мощности, погрешности и т.д.
В данном курсовом проекте необходимо рассчитать быстродействие и потребляемую мощность.
4.1. Расчет потребляемой мощности.
В первом приближении Рсумм рассчитывается как сумма максимальных мощностей, потребляемых микросхемами.
(4.1.1)
Рпот – потребляемая мощность;
Рмахi – максимальная потребляемая мощность ИМС i-го типономинала;
ni– количество ИМС i-го номинала;
M – число различных типономиналов ИМС, входящих в схему.
При расчете Рмахi необходимо пользоваться формулой:
(4.1.2)
Uпит – напряжение источника питания микросхем (для ИМС серии ТТЛ Uпит=5В).
Iпотi – максимально потребляемый ток ИМС i-го типа.
Максимальная потребляемая мощность для каждой ИМС приведена в таблице 4.1.1.
Таблица 4.1.1.
Таблица мощностей ИМС.
|
№ |
ИМС |
n |
Рмах,мВт |
|
1 |
КР1533ЛН1 |
1 |
12 |
|
2 |
КР1533ЛИ3 |
2 |
12 |
|
3 |
КР1533ЛИ6 |
5 |
8 |
|
4 |
КР1533ЛЕ4 |
1 |
14,5 |
|
5 |
К155ЛЕ3 |
2 |
95 |
|
6 |
КР531ЛЕ7 |
1 |
185 |
|
7 |
АЛС320Б |
1 |
40 |
(4.1.3)
4.2. Расчет быстродействия.
Быстродействие относится к динамическим характеристикам ИМС и характеризуется временем задержки распространения сигнала. Временная задержка - период времени с момента поступления сигнала на вход ИМС до времени его появления на выходе.
В схемах, содержащих несколько последовательно включенных ИМС, время задержки распространения сигнала определятся суммой задержки распространения по всем микросхемам (см. формула 4.2.1).
(4.2.1)
где – суммарная задержка в распространении сигнала через n микросхем от входа первой к выходу последней (n-й).
– средняя задержка распространения сигнала для n-й микросхемы:
(4.2.2)
где – задержка распространения сигнала при переходе от уровня логической 1 к уровню логического 0;
– задержка распространения сигнала при переходе от уровня логического 0 к уровню логической 1.
Для ИМС со многими функционально неравнозначными входами и несколькими выходами время задержки распространения по различным входам неодинаковы. При разработки схем необходимо использовать цепи, создающие минимальные задержки.
Для оценки быстродействия следует выбрать цепь наибольшей длины и рассчитать её суммарную задержку .
Типы ИМС и их время задержки, составляющие самую длинную цепь в данном проекте, представлены в таблице 4.2.1.
Таблица 4.2.1
Типы ИМС и время задержки.
|
№ |
Элемент |
Тип ИМС |
Δtзд ,нс |
|
1 |
D1 |
КР1533ЛН1 |
12 |
|
2 |
D2.1 |
КР1533ЛИ6 |
18 |
|
3 |
D5.1 |
К155ЛЕ3 |
18,5 |
С помощью формулы 4.2.1 определяется общее время задержки:
(4.2.3)
Заключение.
В данном курсовом проекте был разработан преобразователь двоичного кода в семисегментный. В ходе проектирования были получены такие навыки как:
1. Выбор и обоснование принципов построения объекта (структурная схема);
2. Разработка функциональных элементов и анализ их функционирования в соответствии с заданными условиями (функциональная схема);
3. Выбор способа реализации функциональных элементов на реально существующих ИМС (принципиальная схема);
4. Расчет технических показателей объекта.
Спроектированное устройство преобразователя
двоичного кода в семисегментный соответствует заданным условиям
функционирования. Устройство состоит из простейших логических элементов,
количество которых не высоко, потребляет мало мощности и имеет незначительное время
задержки. Но данное устройство не является удобным, т.к. существуют микросхемы,
которые могут производить аналогичные преобразования кодов и по своим характеристикам
превосходят данное разработанное устройство.
Список литературы.
1. Калабеков Б.А., Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. – М.: Горячая линия – Телеком, 2000. – 332 с.
2. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Цифровая схемотехника” для студентов специальности 210100 “Управление и информатика в технических системах”. Составители: доцент, к.т.н. А.В. Запевалов, Ст. преподаватель Л.Ю. Запевалова. Сургут СурГУ 2000-34 с.
3. Табарина Б.В. Интегральные микросхемы: справочник. – М.: Радио и связь, 1983. – 528 с.
4. Лекции по цифровой схемотехнике.
