3. Преобразование функциональной схемы

В задании необходимо построить счетчик на D-C(D-V) триггерах. Так как счетчики обычно реализуют на T-триггерах, необходимо сделать некоторые преобразования. Предположим, что нам был дан D-триггер на J-K-триггере, то есть его вход K был присоединен ко входу J с помощью инвертора.

Уберем инвертор, и подсоединим входы J и K к питанию, а на вход C будем подавать импульс T. Тогда получим асинхронный T-триггер.

Так как по заданию схема должна быть спроектирована на триггерах с динамическим управлением по заднему фронту синхросигнала, построим ее на двухступенчатых триггерах, реализованных на базе и-не.

4. Анализ работы триггера.

4.1 Параметры логических элементов

Из предыдущего КП возьмем значения размеров транзисторов для логических элементов:

Логический элемент	Ln=Lp	Wn	Wp
Инвертор	2	4	16	0.4нс
2 и-не	2	8	16	0.4нс
2 или-не	2	4	32	0.2нс
3 и-не	2	12	16	0.3нс

В данной схеме на триггер сигнал поступает только после переключения предыдущего (за исключением первого триггера). Тогда максимальная задержка каждого триггера будет примерно

t_зд=T/6 t_зд =10нс/6=1.6(6)

t_ф =t_ср  1нс

Результаты работы схемы триггера, разработанной в программе Orcad :

t_зд⁰¹=1.6 нс t_зд¹⁰=1.7 нс t_{зд ср} =1.65 нс t_ф =0.7 нс t_ср=0.8 нс

Эти результаты не удовлетворяют требованиям, поэтому увеличим шины транзисторов:

Логический элемент	Ln=Lp	Wn	Wp
Инвертор	2	6	23
2 и-не	2	12	23
2 или-не	2	6	46
3 и-не	2	18	23

Получаем следующие времена задержек:

t_зд⁰¹=1.6 нс t_зд¹⁰=1.1 нс t_{зд ср} =1.35 нс t_ф =0.5 нс t_ср=0.5 нс

На рисунках далее изображены схема триггера, смоделированная в программе Orcad и результаты ее работы.

5. Результаты работы устройства (без учета паразитных емкостей и сопротивлений)

t_зд⁰¹=3.3с t_зд¹⁰=3.2нс t_{зд ср} =3.25 нс t_ф =0.78 нс t_ср=0.91 нс

Все параметры устройства полностью удовлетворяют начальным условиям.

t_ф = t_ср 1 нс t_зд < 10 нс

На рисунках далее изображены результирующая схема устройства, смоделированная в программе Orcad и результаты ее работы.

6.Топологическое проектирование

6.1 Топология элементов

Инвертор 2и-не

2или-не 3или-не

6.2 Топология триггера

6.2.1 Результат работы триггера в программе Microwind

6.3 Топология устройства

6.3.1 Результаты работы схемы в программе Microwind