3. Построение временной диаграммы

После построения принципиальной электрической схемы разработанного устройства необходимо убедиться в правильности его работы. Для этого строится временная диаграмма, которая представляет собой изменение управляющих сигналов и данных во времени. Следовательно, временная диаграмма—график, по горизонтальной оси которого откладывается время с указанием выбранного масштаба, а по вертикальной оси ─ состояние сигнала. Количество горизонтальных линий равно количеству управляющих сигналов и количеству сигналов данных, которые необходимо отобразить на диаграмме. Если для ввода данных предусмотрен клавиатурный набор, то первым по времени управляющим сигналом должен быть сигнал занесения операндов во входные регистры. Длительность этого сигнала зависит от выбора микросхемы регистра и определяется его временными характеристиками и способом управления. Например, во входном регистре используют микросхемы 155ИР22 ─ регистр, построенный на D - триггерах-защелках и имеющий трехстабильный выход. Время задержки прохождения сигнала от входа управления записью до появления выходного сигнала при переключении выхода 1-0 не более 36 нс, а при переходе 0-1 не более 25 нс. Так как при записи восьмиразрядного слова возможны различные сочетания переходов, управляющий сигнал должен иметь длительность не менее 36 нс.

Однако, прежде всего, проектировщик должен решить вопрос ─ какой автомат будет реализован: синхронный или асинхронный. Если принято решение о построении синхронного автомата, то необходимо определить период синхронизирующей последовательности. Обычно в качестве периода выбирают величину, равную длительности самой долгой микрооперации. Примером может служить операция сложения с учетом переноса из младшего разряда.После выбора тактовой частоты в соответствии с имеющимся алгоритмом распределяются управляющие сигналы по тактам синхронизирующей последовательности. Далее для каждого управляющего сигнала, с учетом временных характеристик выбранной микросхемы , определяются его длительность и временное положение внутри такта. На основе этих данных строится график временной диаграммы.

При построении асинхронного автомата расположение управляющих сигналов на временной оси определяется алгоритмом , требованиями используемых микросхем к длительности сигналов и временем задержки прохождения данных через микросхемы. Следующий управляющий сигнал может быть подан на вход управляемой микросхемы только после установления выходов предыдущей по алгоритму микросхемы. Последовательное рассмотрение выполнения алгоритма приводит к построению временной диаграммы. Анализ временной диаграммы является описанием функционирования разработанной схемы.

4. Расчётная часть

В расчетной части должны быть приведены расчеты: длительности вычислительного процесса, всех локальных навесных радиоэлементов (резисторов, конденсаторов и т.п.), а также электрической мощности, потребляемой разработанной схемой от источников питания.

Расчет длительности вычислительного процесса выполняется на основе временной диаграммы с учетом разветвлений процесса по самому длительному пути.

В этой части проекта должны быть приведены значения величин всех резисторов и конденсаторов. Если величины резисторов не рассчитываются, а выбираются, то должно быть указано, на основании каких рекомендаций эти значения выбраны (указать источники). В остальных случаях приводятся расчеты. Например, если для индикации единичного состояния выхода элемента используется светодиод, то для рассчета величины резистора необходимо воспользоваться формулой

, где Up - напряжение питания, Uvd -падение напряжения на светодиоде, Ivd - ток светодиода. После расчета величин резисторов и конденсаторов необходимо по справочной литературе подобрать близкие значения к расчетным по величине и рассеиваемой мощности для составления спецификации.

Электрическую мощность, потребляемую разработанным устройством от источника питания, можно рассчитать по формуле

где Up—напряжение источника питания, Ni ─ количество микросхем i - го типа, Ii ─ ток потребляемый микросхемой i-го типа от источника питания.