Московский Государственный Институт Электронной Техники
(Технический Университет)
Курсовой проект на тему:
«Демультиплексор из 1 в 16»
по дисциплине:
Компьютерное моделирование
интегральных приборов
Выполнил: Ермолаев Д. К.
Группа: ЭКТ-36
г. Москва
2005г.
Содержание.
Содержание. 2
Мультиплексоры и демультиплексоры 3
Мультиплексор 3
Демультиплексор 4
Предварительный расчет параметров транзисторов: 10
Расчет допустимой максимальной длины участка межсоединений: 10
Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексор
Мультиплексор – это устройство, осуществляющее выборку одного или нескольких входов и подключает его к своему выходу.
Условное обозначение:
D0 - D3 - входы данных
A0 - A1 - адресный вход
C - вход синхронизации
Q и - прямой и инверсный выходы
00 |
D0 Q |
|||||
01 |
D1 Q |
|||||
10 |
D2 Q |
|||||
11 |
D3 Q |
|||||
|
Адреса |
Стр. |
Вых. |
|
||
|
A1 |
A0 |
|
|
|
|
|
X |
X |
1 |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
D0 |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
D1 |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
D2 |
|
|
|
1 |
1 |
0 |
D3 |
|
Каждому информационному входу мультиплексора присваивается адрес (D0 - D3). При подачи сторобирующего сигнала (сигнал на вход С) мультиплексор выбирает один из входов, адрес которого подается в двоичном коде на адресные входы и подключает его к выходу. Таким образом подавая на адресные входы адреса различных информационных входов можно передать цифровые сигналы с этих входов на выход Q. Следовательно, число информационных входов nинф. И число адресных входов nадр связаны следующим соотношением: .
Мультиплексорное дерево
П ромышленностью выпускаются мультиплексоры, в которых количество адресных входов не более 4-х. Если необходимо смонтировать более 16-и каналов используется мультиплексорное дерево.
Демультиплексор
Демультиплексор - устройство, имеющие один информационный вход, адресные входы и несколько выходов, осуществляющие коммуникацию входа на тот вход, адрес которого задан на адресных входах. (Е- вход разрешения работы).
Условное обозначение:
С помощью демультиплексора и мультиплексора можно построить коммутатор каналов.
Манипулируя сигналами x1 - x4, можно скоммутировать любые входные и выходные цепи, т.е. например сигнал со входа D0 подать на выход Q2, для чего на адресные входы подаём: x1=0; x2=0; x3=0; x4=1.
Демультиплексорное дерево
Строится в том случае, если не хватает адресных входов, для реализации необходимого количества коммутируемых каналов.
Исходная логическая схема проектируемого устройства: |
|
Электрические схемы используемых логических элементов в КМДП-базисе |
|
Предварительный расчет параметров транзисторов:
-
-
, ,
-
Полагая, что , получим
Размеры транзисторов в логических элементах для наихудшего случая:
а) 2-ИЛИ-НЕ:
б) 3-ИЛИ-НЕ:
Расчет допустимой максимальной длины участка межсоединений:
hpoly, мкм |
TokPoly, мкм |
hMe, мкм |
TokMe, мкм |
Wpoly, |
Me, |
dok, нм |
||
мкм |
|
мкм |
|
|||||
0,25 |
0,4 |
0,7 |
1,1 |
2 |
0,6 |
3 |
0,9 |
15 |
hk, мкм = 45 dok – длина канала;
- без межсоединений;
- с межсоединениями;
(*)
где - погонное сопротивление и емкость соответственно
таким образом коэффициенты квадратного уравнения (*) равны:
и уравнение вида будет иметь решение:
Результаты расчета переходных процессов в логических элементах в программе Schematics:
1) Инвертор:
2) 2ИЛИ-НЕ:
3) 3ИЛИ-НЕ:
Задержки на элементах:
|
инвертор |
2ИЛИ-НЕ |
3ИЛИ-НЕ |
t10 , нс |
0,127 |
0,43 |
1,108 |
t01 , нс |
0,08 |
0,319 |
0,3 |
Топология логических элементов:
1) Инвертор:
Топологическая площадь составляет:
2) 2ИЛИ-НЕ:
Топологическая площадь составляет:
3) 3ИЛИ-НЕ:
Топологическая площадь составляет:
4) Топология всего устройства:
Топологическая площадь составляет:
Результаты моделирования устройства в целом в программе Schematics
Входной сигнал:
Выходной сигнал:
Результаты логического моделирования:
Таблица истинности:
Выводы
В итоге разработки устройства мы получили следующее:
- элемент Инвертор имеет топологическую площадь равную
, ;
- элемент 2ИЛИ-НЕ имеет топологическую площадь равную
, ;
- элемент 3ИЛИ-НЕ имеет топологическую площадь равную
, ;
- общая площадь устройства равна .