3.11.2.7 Рассеиваемая мощность

Значение рассеиваемой мощности или мощности потребления ИС и другими элементами проектируемого ЦУ необходимо знать для того, чтобы сформулировать требования к источникам питания и конструкции теплоотводов. Применение теплоотводов необходимо в тех случаях, когда для поглощения рассеиваемой элементами схемы устройства мощности не достаточно ее естественного отбора. Необходимо помнить о том, что суммарная рассеиваемая мощность складывается из статической и динамической составляющих. И, если значение величины статической мощности можно получить из справочных данных на применяемые в схеме элементы, то значение динамической мощности, т.е. мощности, потребляемой элементами в процессе их переключения из одного состояния в другое, можно узнать только расчетным путем. При этом необходимо понимать, что основным параметром, определяющим уровень динамической мощности, является тактовая частота работы ЦУ.

3.11.2.8. Использование элементов, имеющих выходы с третьим состоянием или с открытым коллектором

С учетом того, что при постановке задачи синтеза или в процессе абстрактного синтеза КУ в качестве базовых элементов могут быть выбраны цифровые элементы с открытым коллектором (стоком), открытым эмиттером (истоком) или с выходом, имеющим третье состояние (высокого импеданса), на этапе разработки принципиальных схем таких устройств необходимо учитывать особенности соединения входов и выходов этих элементов, а также их подключения к цепям питания. Помимо этого в разрабатываемом КУ необходимо предусмотреть схемное решение управления выдачей сигналов с этих элементов с целью недопущения одновременной выдачи в одну и ту же линию сигналов с выходов нескольких элементов схемы.

Для предотвращения одновременной выдачи сигналов на выходную линию с нескольких элементов, имеющих третье состояние, в таких элементах предусмотрен сигнал управления, обычно называемый ОЕ (Output Enable). При наличии разрешения (ОЕ=1) элемент работает как обычно, выполняя свою функцию, а при его отсутствии (ОЕ=0) переходит в состояние «отключено». Выходы таких элементов можно соединять параллельно, т.е. подключать к одной линии, при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формировать сигналы в точке соединения выходов. Такие элементы требуют обязательного соблюдения условия ОЕ₁+ ОЕ₂+…+ ОЕ_n≤1 при соединении n выходов. Нарушение этого условия может привести даже к выходу из строя самих элементов.

В случае применения элементов с открытым коллектором (стоком) для формирования высокого уровня выходного напряжения при запирании выходного транзистора такого элемента требуется подключать внешние резисторы, соединенные с источником питания. Значение сопротивления этих резисторов зависит от количества элементов, подключенных к одному и тому же выходу. Это обстоятельство позволяет повысить нагрузочную способность элемента с ОК по сравнению с обычными ЛЭ. Необходимо понимать, что большое сопротивление нагрузочных резисторов приводит к снижению быстродействия элементов с ОК. Окончательно значение сопротивления нагрузочного резистора выбирается с учетом быстродействия схемы и потребляемой ею мощности. Помимо этого, если выходы нескольких элементов с ОК подключены параллельно, можно реализовать либо дополнительную монтажную логику, либо параллельную работу элементов с ОК на одну выходную линию, аналогично тому, как это делается на элементах ТС. При этом в качестве сигнала ОЕ для элементов ТС в элементах с ОК может быть использован один из обычных входов элементов. Если речь идет об элементе И-НЕ, то, подавая лог. «0» на любой из входов, можно запретить работу этого элемента, поставив его выход в разомкнутое состояние независимо от состояния других входов.