3.6. Розрахунок параметрів складності, швидкодії та споживаної потужності пристрою

Розроблену комбінаційну схему треба обрахувати за трьома нас­тупними параметрами: складністю, швидкодією та споживаною потужністю.

1. Розрахунок складності схеми

Існують декілька способів оцінки складності:

• за Квайном K, яка визначається як сумарне число входів всіх логічних елементів;

• у числі логічних елементів M;

• у числі умовних корпусів мікросхем, яка визначається за формулою:

,

де r – число типів мікросхем; m_i – число мікросхем і-го типу; n_i – число виводів мікросхем і-го типу.

Як умовний використовують корпус мікросхеми на 14 виводів.

Параметри K і M варто використовувати при проектуванні інтегральних мікросхем, оскільки їх вартість залежить від площі, яка пропорційна числу логічних елементів та числу їх входів.

Оцінка N зручна при порівнянні складності пристроїв, побудованих на мікросхемах.

2. Розрахунок швидкодії схеми

Швидкодія комбінаційних схем залежить від часових параметрів логічних елементів t₀₁ та t₁₀, що характеризують затримку сигналів елементом (час переходу вихідного сигналу від одного логічного рівня до іншого). На практиці використовують зазвичай усереднене значення часу затримки або максимальне .

Наприклад, для комбінаційних схем на однотипних елементах середній час затримки сигналів визначається як , де L – рівень схеми, що дорівнює числу елементів, які входять в максимальне за довжиною коло елементів. Якщо використовуються елементи з різною затримкою, то в схемі визначають шлях, який потребує максимального часу поширення сигналів.

Із декількох можливих вибирають комбінаційну схему, яка краще інших задовольняє заданим параметрам.

3. Розрахунок потужності споживання

Потужність, що споживається електронними схемами, дорівнює сумі потужностей, що споживаються активними елементами схеми – інтегральними мікросхемами, транзисторами, світлодіодами.

Загальна активна потужність, що споживається схемою, Р_з обчислюється за формулою:

,

де Р_і – потужність, що споживається і-м елементом, Вт;

N – кількість різних типів елементів, шт;

n – кількість однотипних елементів, шт.

Потужність, яку споживає IМС Р_м можна знайти за формулою:

,

де I_сп.ср. – середній струм споживання мікросхеми, мА;

U_дж – напруга джерела живлення, В.

Дані для розрахунку загальної потужності споживання n мікросхем пристрою зводяться в таблицю 3.11.

Таблиця 3.11 – Потужності споживання схеми

Найменування мікросхеми	Кількість мікросхем n, шт.	Потужність споживання і-ї мікросхеми Рі, мВт	Потужність споживання n мікросхем n ∙ Рі, мВт
1	2	3	4