1.2.2 Схемы свертки

Контроль по модулю 2 реализуется с помощью схем свертки. Типична мно­гоярусная схема свертки пирамидального типа. На рис. 1а показана схема свертки байта. Для оценки аппаратной сложности и быстродействия подоб­ных схем при разрядности свертываемого слова 2 (n - произвольное целое число) легко получить соотношения:

; , где N -число логических элементов в схеме; L - ее логическая глубина. Схемотех­ника сейчас сориентирована главным образом на работу с параллельными данными, однако не исключены ситуации обработки последовательных данных, когда слова передаются по одной линии последовательно разряд за раз­рядом. Для таких случаев целесообразно

применять схему свертки (рис. 1б), которая выдает результат всего лишь через одну задержку после поступления последнего разряда .

Рисунок 1(а) Рисунок 1(б)

Рисунок 1. Схемы свертки пирамидального (а) и последовательного (б) типов.

2 Синтез электрической принципиальной схемы в базисе "и-не"

Базис-это функционально полный набор элементов, с помощью которого можно реализовать сколь угодно сложную переключательную функцию. Их может быть несколько. Базис из логических элементов И, ИЛИ, НЕ называется основным.

Так как всех требуемых микросхем не существует, а использование имеющихся вместо тех которых не существует значительно увеличит количество используемых микросхем, необходимо перейти в другой элементный базис. Основным и самым обширным является базис И-НЕ. Для перехода в этот базис применяем математическую функцию из Булевой алгебры – Закон Де Моргана:

В результате получаем только схемы "И-НЕ" и схемы отрицания:

Повторяющие значения формул СДНФ:

a –

b –

c –

d –

e –

f –

h –

Выбор элементной базы проектируемого устройства

Для обеспечения правильной и надежной работы цифрового устройства на элементах ТТЛ необходимо правильно спроектировать его схему, используя минимально возможное количество различных элементов ТТЛ, в том числе функционального гораздо более сложных, чем элемент И-НЕ. В соответствии с техническим заданием на разрабатываемую схему надо уметь выбрать нужные серии микросхем с учетом их параметров и условий эксплуатации. Для проектировки нашего устройства было необходимо выбрать между двумя сериями К555 и К155. Для своего устройства я выбрал серию К555 по следующим параметрам, приведенным в таблице:

Параметр	К155	К555
I0вх, мА, не более	|-1,6|	|-0,4|
I1вх, мА, не более	0,04	0,02
U0вых мах,В, не более	0,4	0,5
U1вых min,В, не более	2,4	2,7
I0пот, мА, не более	6	2,2
I1пот, мА, не более	2	0,8
Краз не более	10	10
Коб не более	8	8
t1,0зд.р, при Сн, нс, не более	15 (15пФ)	20 (15пФ)
t0,1зд.р, при Сн, нс, не более	22 (15пФ)	20 (15пФ)
tзд.р.ср, при Сн,d нс, не более	65	20
Uпом,В, не более	0,4	0,8
Pпот.ср,мВт, не более	19	4
ft, МГц, не более	20	30
tзд.р.срPпот.ср,пДж	342	80

Время задержки распространения сигнала при включении t^0,1_зд.р– интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе напряжения на выходе микросхемы от напряжения, соответствующего логической 1 к напряжению, соответствующему логическому 0, измеренный на уровне 0,5.

Время задержки распространения сигнала при включении t^1,0_зд.р– интервал времени между входным и выходным импульсами при переходе напряжения на выходе микросхемы от напряжения, соответствующего логической 0 к напряжению, соответствующему логическому 1, измеренный на уровне 0,5.

Среднее время задержки распространения сигнала t_зд.р.ср– интервал времени, равный полу-сумме времени задержки распространения сигнала при включении и выключении микросхемы.

Потребляемая мощность P_пот. – значение мощности, потребляемой микросхемой от источников питания в заданном режиме.

Средняя потребляемая мощность P_пот.ср- полу-сумма мощностей, потребляемой микросхемой от источников питания в двух различных устойчивых состояниях.

Энергия переключения t_зд.р.срP_пот.ср- основной параметр; определяющий качество микросхемы логического элемента (ЛЭ): чем она ниже, тем схема лучше.

Из таблице делаем выводы:

1.) Коэффициент разветвления у неё в два раза больше, чем у 155 серии, что в дальнейшем даст возможность не использовать дополнительные резисторы на входе схемы

2.) Элементы 555 серии потребляют меньше мощности в отличие от серии 155, так как их максимальное напряжение и сила тока меньше, чем у 155 серии.

Очевидно что выгодно использовать серию элементов К555, вместо серии К155, т.к при незначительном отличии в быстродействии, разница в энергопотреблении очень существенна. Помехоустойчивость у серии элементов К555 так же выше, что отразиться в уменьшении дополнительных затрат на элементы для подавления помех.

В 555 серию входят различные логические элементы общим числом 98 наименований. Их назначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматики с высоким быстродействием и малой потребляемой мощностью

В схеме разрабатываемого устройства используется следующие микросхемы серии К555: ЛА1, ЛА4, ЛА2, ЛП5, ЛН2, ЛА9. В качестве индикатора выбран семисегментный индикатор АЛC113А, один из немногих индикаторов способный отображать не только цифровую информацию, но и буквенную, что необходимо в проектируемом устройстве.