3 Разработка принципиальной схемы устройства

3.1 Выбор элементной базы

При разработке устройства используем интегральные микросхемы серии КР1533. Маломощные интегральные микросхемы данной серии предназначены для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах.

Микросхемы серии КР1533(74ALS- зарубежный аналог), потребляют энергию на 1 бит в 20 раз меньшую, чем у старых серий. Микросхемы изготавливаются по усовершенствованной эпитаксально-планарной технологии. В микросхемах использованы интегральные транзисторы Шоттки с очем малым обьемом коллекторной области, чем реализовано практически предельное быстродействие.

Чтобы сохранить значительную нагрузочную способность при безопасной плотности коллекторного тока, входной ток низкого уровня уменьшен до 0,2 мА(вместо 1,6 мА для К155). В схему логического элемента добавлен эммитерный повторитель.

Технические характеристики:

Стандартные ТТЛ уровни сигналов.

Напряжение питания 5,0В ±10%

Задержка на вентиль 4 нс

Мощность потребления на вентиль 1 мВт

Тактовая частота до 70 МГц

Выходной ток нагрузки низкого уровня до 24 мА

Выходной ток нагрузки высокого уровня до 15 мА

Гарантированные статистические и динамические характеристики при

емкости нагрузки 50 пФ в диапазоне температур до +70°С и напряжений питания 5 В ±10%.

Устойчивость к статическому электричеству до 200 В.

Широкий набор типономиналов микросхем.

3.2 Проектирование схем выделения фронтов временного интервала

Для формирования сигналов начала временного интервала служат формирователи импульсов (детекторы фронтов). Детектор фронтов предназначен для формирования коротких импульсов в момент переключения логических перепадов.

В состав детектора фронтов входит детектор заднего и переднего фронта. Так как необходимо измерять длительность паузы, то детектор переднего фронта подключается к R-входу триггера, а детектор заднего фронта к S-входу.

Выберем триггер на основе МС КР1533ТР2(четыре RS-триггера). Основной режим - режим хранения, при этом на входах и высокий уровень напряжения. При подаче низкого уровня на один из входов, на выходе устанавливается высокий/низкий уровни напряжения.

Для реализации детектора переднего фронта выберем элементы И-НЕ на основе микросхемы К1533ЛА3. 4 элемента И-НЕ сформируют импульс необходимый для срабатывания триггера.

Рисунок 6 – Схема ДПФ

Uвх

Рисунок 7 – Временная диаграмма ДПФ

Для реализации детектора заднего фронта выберем элементы ИЛИ-НЕ на основе микросхемы К1533ЛЕ1. 4 элемента ИЛИ-НЕ сформируют импульс необходимый для срабатывания триггера, а так как триггер управляется нулями, для создания импульса низкого уровня воспользуемся пятым элементов ИЛИ-НЕ.

Рисунок 8 – Схема ДЗФ

Рисунок 9 – Временная диаграмма ДЗФ

Рисунок 10 – Схема детектора фронтов