KURS9var

Микросхемы входящих в схему логических элементов выберем из той же серии.

Ниже содержится информация о выбранных микросхемах.

IN74AC08/IN74ACT08/IN74HC08A/IN74HCT08A (1554ЛИ1/1594ЛИ1/1564ЛИ1/5564ЛИ1)

14 – питание; 7 – общий.

Рисунок 12 – Четыре логических элемента «2 И»

Y A B

Таблица истинности

IN74AC32/IN74ACT32/IN74HC32A/IN74HCT32A (1554ЛЛ1/1594ЛЛ1/1564ЛЛ1/5564ЛЛ1)

14 – питание; 7 – общий.

Рисунок 14– Четыре логических элемента «2 ИЛИ»

Y A B

Таблица истинности

5. Разработка принципиальной схемы.

При синтезе схемы на реальных логических элементах необходимо обязательно учитывать ограничения на коэффициент объединения по входу и коэффициент разветвления по выходу для ИМС.

Коэффициент объединения по входу Kоб определяет максимальное число микросхем, подключенных к входам данной ИМС, с помощью которых реализуется логическая функция. Коэффициент объединения по входу Kоб для ИМС серии 1554, выполненных по технологии ТТЛШ, равен 4. Увеличение числа входов расширяет функциональные возможности ИМС, однако при этом ухудшается быстродействие и помехоустойчивость.

Коэффициент разветвления по выходу Kраз показывает, на сколько логических входов может быть одновременно нагружен выход данного логического элемента. Для серии 1554 Краз равен 10.

Вкачестве базового элемента применяем JK-триггер 1554ТВ9. Как уже упоминалось, триггер помимо входов J и K имеет асинхронные R- и S-входы (от слова reset – сброс и setup – установка), причём они инверсные. Поступление низкого уровня на один из этих входов на время, превышающее 13,5 нс, переключает триггер соответственно в «0», или «1». Причём входы R и S имеют приоритет перед остальными входами – сброс (установка) триггера в «0» или «1» происходит независимо от того, какая комбинация сигналов присутствовала в этот момент на входах J и K.

Впроцессе работы счётчика установка элементов памяти в «1» не нужна. Следовательно, на входы S триггеров нужно подать высокий уровень сигнала, а вот сброс (т. е. установка в «0») всех элементов памяти при включении схемы обязателен, так как «0000» — это начальное состояние счётчика. Если мы бы подсоединили к питанию и входы R, то могла бы возникнуть ситуация, когда при подаче напряжения питания какой-то из четырёх триггеров оказался бы не в состоянии «0», а в «1». Для схемы это не опасно, но работа счётчика стала бы непредсказуемой — на выходе схемы «лог. 1» (лог. «0») появлялся бы совсем не при тех комбинациях входных сигналов, что даны в задании.

Втаком случае, входы R всех триггеров надо объединить и сделать так, чтобы при включении счётчика (подаче напряжения питания) в течение короткого промежутка времени на них гарантированно подался низкий уровень, устанавливающий схему в состояние «0000». Иными словами, подачу высокого уровня нужно обеспечить с задержкой достаточной длительности. В дальнейшем же, вплоть до отключения напряжения питания, на входах R должен быть «лог. 1».

Напряжение питания микросхем серии 1554 рано +5 В, что и требуется по условию технического задания.

На практике, Uпит всегда стабилизируют и связано это с тем, что таким

образом значительно повышается помехоустойчивость схемы. Кроме того, от

источника питания питается обычно несколько схем и не факт, что какая-то схема не потребует для себя питания только стабилизированным напряжением.

Ещё совсем недавно стабилизатор напряжения в блоке питания (это - один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры) строили на стабилитронах и транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно значительным, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне и др. Но, с появлением специализированных микросхем, ситуация изменилась. Выпускаемые сегодня в огромных количествах микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных значений напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегрева. Как только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, произойдёт ограничение выходного тока.

В табл. 7.1 приведены результаты расчёты тока, потребляемого микросхемами в статическом режиме.

Табл. 7. Расчет потребления тока разрабатываемого счетчика.

Общий потребляемый ток: 2.0 мА

Тогда Рист = Iпотр ∙ Епит = 2.0∙10-3 ∙ 5 = 10 мВт.

Фактически же потребляемый микросхемой ток зависит от частоты её переключения и может изменяться в широких пределах. Однако, суммарный ток схемы (даже с учётом того, что применяются навесные элементы - сопротивления) вряд ли превысит значение 1 мА.

Блок питания счётчика (Приложение 3) выполнен по стандартной схеме и содержит: сетевой трансформатор Т1, последовательно с первичной обмоткой которого включен предохранитель и выключатель питания; двухполупериодный выпрямитель VD1 типа КЦ405А (вместо моста VD1 можно использовать четыре диода, рассчитанных на соответствующее напряжение и ток нагрузки); конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения до подачи на вход интегрального стабилизатора, сам интегральный стабилизатор на

микросхеме КР1180ЕН5А. Конденсатор С2 на выходе стабилизатора сглаживает низкочастотные пульсации выпрямленного напряжения, а СЗ – дополнительно сглаживает пульсации по цепи питания на высоких частотах. Для повышения устойчивости работы стабилизатора с импульсной нагрузкой, рекомендуется использовать танталовый оксидный конденсатор С2 серии К51или К52 емкостью

10-47 мкФ.

Электрическая принципиальная схема спроектированного счётчика выполнена согласно ГОСТ (Приложение 1) и согласно ANSI (Приложение 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом выполнения этой курсовой работы безусловно является электрическая принципиальная схема разработанного цифрового устройства — четырёхразрядного двоичного синхронного суммирующего счётчика с модулем счёта 14. Принципиальная схема получена из схемы функциональной путём выбора для схемы реальной элементной базы ИМС КОМП и учётом некоторых условий, необходимых для правильной работы счётчика на практике. Функциональная же схема является результатом синтеза счётчика на триггерах заданного типа — JK-триггерах.

Правильность работы синтезированной функциональной схемы счётчика была проверена в среде схемотехнического моделирования Multisim 12.0.

При проектировании цифровых устройств, предназначенных для определённой задачи, возможна большая вариативность в составлении их функциональных схем. Выбор более подходящего варианта осуществляется с оглядкой на определённые параметры — временные, частотные, мощностные и др. Процедура минимизации количества элементов в цифровом устройстве оправдывает себя в большинстве из случаев, хотя есть и исключения. В данной курсовой работе минимизация количества логических элементов, необходимых для построения заданного счётчика, производилась методом карт Карно и дала удовлетворительные результаты.

В общем и в частном, цели, поставленные перед выполнением данной курсовой работы, выполнены.

Литература.

1.Цифровые устройства. Лабораторный практикум : учеб.- метод. пособие / Р. Г. Ходасевич, В. Н. Левкович, А. В. Мартинович, Е. Н. Каленкович. – Минск:

БГУИР, 2010. – 112 с.: ил.

2.Безуглов Д. А. Цифровые устройства и микропроцессоры: учебное пособие для вузов / Д. А. Безуглов, И. В. Калиенко. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 468 с.

3.Уэйкерли, Дж. Проектирование цифровых устройств : в 2 т. / Дж. Уэйкерли; пер. с англ. – М. : Постмаркет, 2002. – 1072 с

4.Horowitz P., Hill W. The Art Of Electronics. Second Edition. Cambridge University Press 1980, 1989.

5.Опадчий Ю. Ф. Аналоговая и цифровая электроника: учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий, О. П. Глудкин, А. И. Гуров. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. –

768с.

6.ГОСТ 2. 743–91. Элементы цифровой техники.

7.NI Multisim Fundamentals. National Instruments Corporati

Приложение 4