2.5 Расчетная часть

В расчетной части должны быть вычислены номиналы всех резисторов, емкостей, которые предполагается использовать в схеме.

Например, номиналы резисторов, необходимых для переключателей набора кода, выполненных на триггерах (рисунок 2.5), рассчитываются по формуле:

R = U_ип/I_вх.

Рисунок 2.5 – Схема переключателя набора кода для одного разряда

Резисторы подключаются к разным установочным входам триггера. Следовательно, величину резистора, который обеспечивает подключение к входу S (инверсный) и переключение триггера в состояние логической единицы, необходимо определить по формуле R = U_ип/I_вх¹. Величину резистора, который обеспечивает подключение к входу R (инверсный) и обеспечивает переключение триггера в состояние логического нуля, необходимо определить по формуле R = U_ип/I_вх⁰.

Руководствуясь справочной литературой, из рядов номиналов необходимо выбрать резисторы.

ВНИМАНИЕ. Если в схеме присутствуют светодиоды, в расчетной части пояснительной записки должны быть приведены расчеты токоограничивающего сопротивления в цепи светодиода.

Кроме этого, расчетная часть должна содержать:

1. расчет мощности, потребляемой устройством;

2. расчет быстродействия.

2.5.1 Расчет потребляемой мощности

Мощность, потребляемая устройством, складывается из мощностей, потребляемых всеми элементами, включенными в схему.

Если токи потребления в состоянии 0 и 1 равны, то расчет потребляемой мощности логического элемента осуществляется по формуле

P^ЛЭ_пот = (U_пит·I_пот).

Если токи потребления в состоянии 0 и 1 не равны, то

P^ЛЭ_пот = (I⁰_пот+I¹_пот)/2 * U_пит.

Для всего корпуса потребляемая мощность рассчитывается по формуле

где n – количество элементов в корпусе, Р^ЛЭ – мощность, потребляемая одним логическим элементом.

Для всей схемы потребляемая мощность рассчитывается как

где N– количество корпусов в схеме, Р^К – мощность, потребляемая одним корпусом.

Для корректности расчета следует составить таблицу следующего вида, таблица 2.3:

Таблица 2.3 – Сводная таблица значений I_пот

№№

Типы микросхем

Кол-во корпусов

Кол-во элементов в корпусе

Всего элементов для расчета

Iпот1

Iпот0

Iпот

При расчете потребляемой мощности необходимо учитывать все элементы, в том числе и те, которые остались свободными в корпусе и не использовались в принципиальной схеме.

Для свободных элементов в корпусе необходимо выполнить схемотехническое решение, позволяющее перевести их в состояние наименьшей потребляемой мощности, которое учитывается при расчете. Для таких элементов ток потребления не рассчитывается, а выбирается наименьшее справочное значение.

Схемотехническое решение должно быть показано на принципиальной схеме или оговорено в пояснительной записке.

2.5.2 Расчет времени задержки

Для корректной работы всего устройства необходимо, чтобы импульсы, поступающие от генератора тактовых импульсов, имели длительность больше, чем средняя задержка распространения сигнала по схеме.

Для этого необходимо определить самую длинную цепочку последовательных элементов схемы, то есть совокупность элементов схемы, через которые последовательно проходят информационные сигналы, обрабатываемые схемой, после формирования конкретного управляющего сигнала.

Самая длинная цепочка определяется путем анализа работы устройства по каждому управляющему сигналу.

При расчете временной задержки последовательно включенных элементов используется средняя задержка распространения сигнала каждым элементом схемы (t^ЭСХ_{зд р ср}), определяемая по формуле:

t^ЭСХ_{зд р ср} = (t¹⁰_{зд р} + t⁰¹_{зд р})/2.

Параметры t¹⁰_{зд р} и t⁰¹_{зд р} являются справочными данными. Для корректности расчета эти данные для всех элементов цепочки рекомендуется свести в таблицу.

Среднее время распространения сигнала по всей цепочке рассчитывается по формуле

где N – количество элементов в самой длинной цепочке схемы, t^ЭСХ_{зд р ср} – средняя задержка распространения сигнала элементом цепочки схемы.

Далее определяется условие работы схемы относительно длительности тактового импульса, т.е. t > t^СХ_{зд р ср}.