Содержание

Выводы………………………………………………………………………………………………………………………………………..33 1

Гл.1 Схемотехническое моделирование. 2

Задание на схемотехническую часть работы: 2

Описание работы устройства 3

Преобразование исходной схемы: 4

Выполнение схемотехнической части. 6

Эквивалентная схема суммирующего счётчика с параллельным переносом 8

Анализ работы счётчика 8

Топологическое проектирование. 9

Топология DV-триггера 9

Топология устройства 10

Параметры спроектированного устройства 11

Максимальная частота 11

Изменение номинала источника с 5В до 3.6В 13

Изменение нагрузочной ёмкости в 10 раз с 0.75 пФ до 7.5 пФ 14

Потребляемая мощность 14

Выводы относительно схемотехнической части. 15

Гл.2 Технологическая часть. 16

Задание на технологическую часть работы: 16

Разработка топологического маршрута 17

Выводы………………………………………………………………………………………………………………………………………..33 Гл.1 Схемотехническое моделирование. Задание на схемотехническую часть работы:

Спроектировать суммирующий счётчик с параллельным переносом на DV-триггерах со следующими параметрами:

- технологический базис - 1.2 мкм – 2 слоя металлизации

- напряжение питания - U­_ип= 5 В

- нагрузочная ёмкость - с_{н min}=0.5 пФ

- пороговое напряжение n-канального транзистора – U_пор=0.7 В

- пороговое напряжение p-канального транзистора – U_пор= - 0.76 В

- толщина подзатворного окисла - d_ок= 30нм

- удельная крутизна n-канального транзистора – k_0n=80 мкА/В²

- удельная крутизна p-канального транзистора – k_0n=20 мкА/В²

- время фронта и среза - t_ф.= t_ср. ≤ 2 нс

- рабочая частота схемы - f_т=20 МГц

Изменяемые параметры:

U_ип=3.6 В с_{н max}=0.5 пФ

Схема суммирующего счётчика

С параллельным переносом

Описание работы устройства

Счетчик предназначен для счета поступающих на его вход импульсов, в интервале между которыми он должен хранить информацию об их количестве. Поэтому счетчик состоит из запоминающих ячеек - триггеров.

Между собой ячейки счетчика соединяются таким образом, чтобы каждому числу импульсов соответствовали единичные состояния определенных ячеек. При этом совокуп-ность единиц и нулей на выходах п ячеек счетчика представляет собой п-разряд-ное двоичное число, которое однозначно определяет количество прошедших на входе импульсов. Поэтому ячейки счетчика называют его разрядами. Каждый разряд счетчика может находить- ся в двух состояниях. Число устойчивых состояний, которое может принимать данный счетчик, называют его емкостью, модулем счета или коэффициентом пересчета.

Если с каждым входным импульсом зарегистрированное в счетчике число увели-чивается, то такой счетчик является суммирующим, если же оно уменьшается, то вычита-ющим.Счетчик, работающий как на сложение, так и на вычитание, называют реверсивным.

Счетчик, у которого под воздействием входного импульса состояния переключающихся разрядов изменяются последовательно друг за другом, называют счетчиком с последовательным переносом, а когда переключение происходит одновременно (или почти одновременно) -счетчиком с параллельным переносом. Счетчики могут выполняться на счетных триггерах.

Счетчики с параллельным переносом. Ко всем разрядам такого счетчика информация о состоянии предыдущих разрядов поступает параллельно, также одновременно поступают к ним счетные (входные) импульсы. При этом переключающиеся разряды пере­ходят в новые состояния одновременно. Переключение их в нужной последовательности обеспечивается логическими цепями, которые при поступ-лении входного импульса одни триггеры удерживают от перек-лючения, а другим разрешают переключиться. Триггеры такого счетчика, кроме счетного, должны иметь информационные входы, на которые поступают разрешения или запреты с логических цепей. Суммирующий счетчик с параллельным переносом. В соответствии с выводом 2 очередной разряд сумми-рующего счетчика должен переключаться входным импульсом в 1, когда все предыдущие разряды уже находятся в этом состоянии. Такое условие выполняется, если на информа-ционный вход каждого триггера подать конъюнкцию сигналов с прямых выходов предыдущих триггеров.Действительно,с конъюнктора на информационный вход триггера поступит разрешающая переключение 1, если все предыдущие триггеры находятся в 1, и по сигналу на счетном входе он переключится.

На рисунке представлена функциональная схема четырехразрядного счетчика с параллельным переносом на JK-триггерах. На тактовые входы С всех триггеров счетные импульсы поступают одновременно с входа Т. Информационные входы J и К каждого триггера объединены. Триггер JK переключается каждым счетным импульсом, так как на его входы J и К постоянно подается 1. Остальные триггеры переключаются счетными импульсами при следующих условиях: Т2 - при Q1 =1; ТЗ - при Q1= 1,Q2 = 1; T4 - при Q1=1,Q2=1,Q3 = 1.

Недостатком описанного счетчика является необходимость иметь конъюнкторы с большим количеством входов, число которых должно возрастать с увеличением числа разрядов. Количество входов конъюнктора ограничено. Поэтому в многоразрядных счетчиках используют конъюнкторы с небольшим числом входов, которыми составляют многовходовые. За счет последовательного включения конъюнкторов увеличивается время распространения логической 1 - сигнала, разрешающего переключение, т. е. уменьшается быстродействие счетчика. Однако время задержки сигнала логическим элементом в несколько раз меньше, чем триггером, поэтому выигрыш в быстродействии по сравнению со счетчиком с по­следовательным переносом все равно будет существенным.