2.3.1 Розрахунок генератора імпульсів
Найбільш часто в радіоелектронній техніці в якості генератора імпульсів використовують принцип «інвертуючих підсилювачів». Для побудови схем використовують будь-який інвертор, включаючи їх як показано на рис. 2.4.1. Наведена схема має «м’який запуск» та дає можливість вільно коректувати напівперіоди формування імпульсу за рахунок зміни ємності С1 та опорів R1R2.
Рис. 2.3.1 – Приклади побудови генератора імпульсів на основі інверторів
Для схеми частота вихідних імпульсів становить
,
де
f – частота імпульсів на виході, Т – час формування імпульса.
Для схеми, що реалізується на основі елементної бази ттл т визначається за формулою
T = 0,7 R C, де
R – опір резистора каскаду генератора (R1 = R2 1кОм (вибирається довільно)), С – ємність каскаду генератора (обраховується з співвідношення).
Для схем, що реалізується на основі елементної бази кмоп т визначається за формулою
T = 2,2 R C, де
R – опір резистора каскаду генератора (R1 = R2 100МОм (вибирається довільно)), С – ємність каскаду генератора (обраховується з співвідношення).
2.3.2 Обгрунтування вибору лічильника імпульсів
В цьому розділі необхідно дати призначення елементів схеми та їх функцію яку вони виконують в дані схемі. Для написання слід звернутися до довідкової літератури, наприклад, розділ 8.5 (Л1) «Лічильники імпульсів».
2.3.3 Обгрунтування вибору дешифратора
В цьому розділі необхідно дати призначення дешифраторів у схемі та їх функцію яку вони виконують в дані схемі. Для написання слід звернутися до довідкової літератури, наприклад, розділ 8.3 (Л1) «Дешифратори».
2.4 Обгрунтування вибору елементної бази.
Однієї з важливих задач є вибір серій мікросхем, що найбільше повно відповідають пред'явленим вимогам до їхньої швидкодії, енергоспоживанню, завадостійкості навантажувальної здатності. Крім цих показників у розрахунок також приймають функціональний склад серій, конструктивне оформлення, стійкість мікросхем до зовнішніх впливів і їх надійність.
Один зі способів вибору серій полягає в їхньому порівнянні по найбільш важливих параметрах. Оскільки параметри серій інтегральних мікросхем (ІМС) мають різну розмірність, то при виборі необхідної серії ІМС застосовують методику, засновану на використанні вагових коефіцієнтів, чисельні значення яких ставляться у відповідність тому чи іншому параметру. Значення вагового коефіцієнта прямо пропорційно ступеню важливості параметра. Вибір серії ІМС роблять по параметру з максимальним ваговим коефіцієнтом. Якщо в декількох серій ІМС чисельне значення цього найважливішого параметра однаково, то інші серії відкидаються, а відібрані порівнюються по параметру, що має друге по величині значення коефіцієнта важливості. Так повторюють доти. поки серія ІМС не буде цілком задовольняти вимогам. Вагові коефіцієнти задаються дробовими чи цілими числами, при цьому їхня сума обмежується деякою величиною (одиницею у випадку дробових коефіцієнтів).
"Природний добір" серед різних логічних елементів привів до того, що в даний час. в основному, використовується п'ять типів логік (за технологією виготовлення), а саме:
транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ), у тому числі і з діодами Шотки (ТТЛШ);
логіка на польових транзисторах зі структурою метал-діелектрик-напівпровідник (МДНТЛ), у тому числі і з каналом п-типу (ПМДНТЛ);
логіка на комплементарних МДП-транзисторах (КМДНТЛ);
емітерно-зв’язана логіка (ЕЗЛ);
інтегральна інжекційна логіка (І2Л).
Елементи ТТЛ, ТТЛШ, ПМДНТЛ і КМДНТЛ утворять важливу групу елементів, що взаємно сполучаються, з однаковим живленням і рівнями сигналів. Це дуже важлива обставина з погляду побудови систем.
Схеми ЕСЛ - приналежність надшвидкодіючих пристроїв. Випускаються спеціальні схеми їхнього сполучення з ТТЛ-схемами, однак без необхідності ЕСЛ використовувати не слід.
Пристрої на I2Л – це звичайно "внутрішні" пристрої великих інтегральних схем (ВІС). Для роботи в "зовнішніх" режимах у них занадто малі перепади рівнів і завадостійкість.
Елементи ПМДПТЛ і КМДНТЛ відрізняються малим споживанням потужності, але мають більш низька швидкодія в порівнянні з елементами ТТЛ і, тим більше, з елементами ТТЛШ.
Основні параметри логічних елементів приведені в Табл. 2.5.1 "Природний добір" серед інших видів мікросхем привів, до їхньої спеціалізації.
Таблиця 2.4.1- Параметри логічних елементів
Параметри |
Типи схем
|
||||
ТТЛ, ТТЛШ |
ПМДНЛ |
КМДНТЛ |
ЕЗЛ |
I2Л |
|
Напруга живлення, В |
5 |
5 |
3-15 |
-5.2 |
Струмове |
Логічні рівні, В |
0.42.7
|
0.42.7
|
0 /3-15
|
-0.98 /-1.63
|
–
|
Завадостійкість, В |
0.3
|
0.5
|
0.3(3-15)
|
0.15
|
0.1
|
Число навантажень |
10
|
20
|
50
|
20
|
10
|
Потужність, яку споживає елемент, мВт |
2.5-35 |
0.1-1.5 |
0.1-5 |
10-20 |
0.5-3 |
Щільність упаковки, елементів/мм2 |
15 |
150 |
50 |
15 |
100 |
Припустимо, що була обрана ТТЛШ. За допомогою довідників неважко установити, що в цьому типі логіки випускаються ІМС серій: 530, К531. К1531, К1533, 533, К555. Оскільки для реалізації керуючого автомата крім найпростіших логічних елементів (І-НІ, АБО-НІ і т.п.) необхідні ще й елементи пам'яті, то з зазначених серій необхідно відібрати ті, до складу яких входять тригери. Це серії К531, 533, К555. Тому що серія 533 призначена для апаратури спеціального призначення, то її з розгляду виключаємо.
Порівняємо серії К531 і К555 по основних параметрах (табл.2.4.2) базові елементи. З табл.2.4.2 видно, що по більшому ваговому коефіцієнту варто вибрати серію К531, тому що вона має кращу швидкодію, хоча і споживає велику потужність. А по таких порівнюваних параметрах; як завадостійкість і навантажувальна здатність, серії К531 і К555 однакові.
Таблиця 2.4.2 – Параметри мікросхем
Серія ІМС |
Параметри мікросхем |
|||
час затримки, нс |
потужність споживання,мВт |
завадостійкість, В |
число навантажень |
|
K531 |
5 |
19 |
0.3 |
10 |
K555 |
20 |
7.5 |
0.3 |
10 |