, машинному нулі і готовності до видачі.
Обгрунтування вибору серії інтегральних мікросхем
В якості елементної бази відповідно до технічного завдання була обрана КМОП (компліментарні польові транзистори зі структурою метал-окисел-напівпровідник) технологія. Мікросхеми КМОП відрізняються від інших мікросхем:
логичеких рівні у схеми рівні відповідно: нижній - нулю, верхній - Uип. Корисний сигнал на виході дорівнює напрузі харчування. (Ніяка інша схемотехніка не забезпечує цих можливостей.)
Працездатність схеми не залежить від напруги живлення, тобто схема може працювати при досить більших розкидах по харчуванню.
Мікросхеми володіють великою навантажувальною здатністю, високою завадостійкістю, дуже низькою споживаною потужністю, вартість виробів значно менше, ніж виробів на основі біполярних транзисторах. Серед невеликої кількості серій в КМОП була обрана серія К561. Мікросхеми цієї серії відрізняються великою різноманітністю елементів ніж серія К176.
У наступній таблиці представлений ряд мікросхем, використаних при проектуванні пристрою.
Таблиця 1
ІМСТок споживання, мкАСреднее час затримки поширення, нсК561ИЕ114060К561ИМ14060К561ИР640160К561ЛА70,525К561ЛА8231К561ЛА90,525К561ЛЕ100,525К561ЛЕ5225К561ЛЕ60,530К561ЛН20,516К561ЛП2245К561ТВ1845К561ТМ2238
Розробка електричної принципової схеми пристрою
Всі мікросхеми живляться від зовнішнього джерела живлення з напругою U=+ 10В. Висновки мікросхем «Загальний» підключаються також до відповідного потенціалу зовнішнього пристрою. Для мікросхем серії К561 рівнем логічного нуля є напруга 0В; рівнем логічної одиниці - напруга 10В.
синхроимпульсу, запит на запуск виконання операції та сигнал скидання надходять з зовнішнього пристрою. Крім зазначених сигналів до вхідних шині підключені регістр мантиси А (РгМа), реалізований на мікросхемах DD31-DD32, регістр мантиси В на мікросхемах DD33-DD34 (всі ці елементи - універсальні восьмирозрядних регістри зсуву), регістри порядку А на мікросхемах DD25-DD27 і В на мікросхемах DD28-DD30 (D-тригери з динамічним управлінням). До вихідний шині підключені регістри порядку результату РГР (мікросхеми DD99-DD101), мантиси результату РГМ (DD91-DD98) і ознак RGF (DD102), що представляють собою такі ж D-тригери.
Вхідна і вихідна шини даних підключаються до зовнішнього пристрою через дві виделки РП15 по 50 контактів кожна.
Керуючий автомат реалізований на двоступеневих JK-тригерах DD23, DD24 і логічних елементах DD1-DD18, DD20.1, DD21.1, DD36.1.
Сума мантис зберігається в регістрі суматора мантис РГМ, реалізованому на чотирьох універсальних регістрах зсуву DD70-DD73 (DD70, DD71 - якщо суму мантіс треба зрушувати вправо; DD72, DD73 - якщо суму мантіс треба зрушувати вліво). Для підсумовування мантіс служать мікросхеми DD59-DD62. Для суматора порядків використовуються DD63, DD64. Всі суматори з'єднані послідовно (перенесення одиниці із старшого знакового розряду в молодший розряд мантиси - особливість складання чисел з плаву коми в зворотному коді - врахована).
Регістр суматора порядків РГР реалізується у вигляді двох чотирирозрядний двійкових реверсивних лічильників DD89, DD90 з можливістю попереднього завантаження.
Решта мікросхеми використовуються для забезпечення відповідного перетворення сигналів УА в сигнали управління режимом мікросхем, обчислення логічних умов для УА та реалізації вибірки між декількома джерелами сигналу (мультиплексування).
Розрахунок споживаної потужності пристрою
Розрахунок споживаної потужності здійснюється за формулою:
;
де - загальна кількість споживачів потужності в пристрої; потi - струм споживання конкретної мікросхемою або дискретним елементом.
Підставляючи в формулу дані з таблиці 1 одержимо значення споживаної пристроєм потужності:
Робщ=10? (2? 40 + 6? 40 + 8? 40 + 23? 0,5 ??+ 10? 2 + 6? 0,5 ??+ 4? 0,5 ??+ 3? 2 +
+1? 0,5 ??+ 23? 0,5 ??+ 3? 2 + 2? 8 + 18? 2)=752,5 мкВт
Розрахунок частоти тактового генератора
Щоб розрахувати частоту генератора наведемо такі доводи: до появи позитивного фронту повинні сформуватися всі сигнали на входах мікросхем працюють синхронно по передньому фронту тактового імпульсу. Це керуючі сигнали мікросхем, які формуються за логікою на основі сигналів керуючого автомата yi, а також дані, з якими буде оперувати та чи інша мікросхема. До моменту появи негативного фронту повинні сформуватися сигнали управління тригерами керуючого автомата, так як ці тригери виконані по...
