3.3.П рименение генераторов сигналов в задачах
моделирования схем
Генераторы сигналов в схемах используются для синхронного взаимодействия элементов схемы, создания информационных сигналов и для их стробирования. При моделировании необходимо определить предельно допустимые параметры генераторов, при которых схема работает устойчиво. К таким параметрам относятся период следования сигналов (частота) и длительность сигналов. Ниже приводятся варианты настойки параметров генераторов.
Следующие строки допустимы в описании поля "COMMAND" генераторов:
COMMAND= 0 0 LABEL=START +50n 1 +50n 0 +50n
GOTO START -1 TIMES
COMMAND= 0 0 LABEL=START 50n 1 100n 0 150n
GOTO START -1 TIMES
COMMAND= 0 0 LABEL=START +5c 1 +5c 0 +5c
GOTO START -1 TIMES
COMMAND= 0 0 REPEAT FOREVER 50n 1 100n 0 150n ENDREPEAT
LABEL=START – установка точки возврата
GOTO START N TIMES – переход на ранее заявленную точку возврата N раз (при N=-1 бесконечное число раз)
REPEAT <условие> ... ENDREPEAT – цикл по условию (FOREVER – всегда)
Все они генерируют следующую последовательность во времени:
T D(IN)
0 0
50n 1
100n 0
150n 1
200n 0
250n 1
300n 0
350n 1
... ...
Допустима запись вида:
.define IN
+ 0ns 0
+ LABEL=START
+ +50n 1
+ +50n 0
+ +50n GOTO START -1 TIMES
Данная запись производится на закладке Text рабочего файла, при этом в поле "COMMAND" генератора записывается "IN" (см. выше).
****************************************************************************************
COMMAND= 0 0 LABEL=START +25n INCR BY 1 50n
GOTO START UNTIL GT B +100ns F
FORMAT = 4
INCR BY 1 – увеличить на 1
GOTO START UNTIL GT B – выполнять, пока значение меньше или равно B (1011)
+100ns F - через 100ns выдать значение F (1111)
T D(4,3,2,1)
0 0000
25n 0001 ;Цикл увеличения значения числа на 1 каждые 25ns
50n 0010
75n 0011
100n 0100
125n 0101
150n 0110
175n 0111
200n 1000
225n 1001
250n 1010
275n 1011
300n 1100 ;Появилось значение, большее числа B(1011)
425n 1111 ;На 325ns цикл заканчивается и через 100ns
;(425ns) появляется значение F (1111)
*****************************************************************************************
COMMAND= LABEL=START 5ns RND 10ns GOTO START -1 TIMES
Данная команда генерирует каждые 5ns случайное значение на выходе генератора (RND)
*****************************************************************************************
COMMAND= 0ns ??A10 100ns ??4FR 200ns ??801 300ns ??BXZ 400ns 00000
T D(IN8,IN7,IN6,IN5,IN4,IN3,IN2,IN1)
0 ??101010 ;IN8, IN7 случайны (0 или 1)
100n ??0100FR ;IN8, IN7 случайны (0 или 1), IN2 – значение Fall,
;IN1 – значение Rise
200n ??100001 ;IN8, IN7 случайны (0 или 1)
300n ??1011XZ ;IN8, IN7 случайны (0 или 1), IN2 неизвестно,
;IN1 – high impedance
400n 00000000 ;Все выводы установлены в 0.
3.4.Особенности практического использования имс различных типов логики
В процессе выполнения курсового проекта необходимо обоснованно выбрать элементную базу для реализации заданного блока. С этой целью следует рассмотреть основные характеристики различных базовых элементов, наиболее часто используемых при создании ЭВМ типов микросхем. В табл. 3.1 приведены для сравнения значения среднего времени задержки распространения tз и максимальной потребляемой мощности P max [1, 2].
Таблица 3.1
Тип микросхемы |
tз, нс |
P max, мВт |
ТТЛ |
5...10 |
1...10 |
ТТЛШ |
1...3 |
1...5 |
КМДП |
3...80 |
0,0002...0,2 |
ЭСЛ |
1...2 |
30...50 |
И2Л |
1...25 |
0,1 |
П
ри
использовании микросхем ТТЛ и ТТЛШ, в
частности серии 555, на неиспользуемые
входы можно подать напряжение высокого
уровня от напряжения источника питания
через резистор 1 кОм или от выхода
свободного логического элемента,
заземлив его вход. Допустимо
также оставлять такие входы неподключенными.
При этом не следует соединять входы
логических элементов между собой, чтобы
не повышалась входная емкость элемента.
Входы неиспользуемых элементов ТТЛ
рекомендуется заземлять для меньшего
потребления токов от источника питания.
Малая потребляемая мощность микросхем КМДП обусловливает перспективность их использования в бортовых устройствах, а также во всех устройствах с автономным питанием. Однако следует учитывать некоторые особенности подключения таких схем [1]. Входы КМДП микросхем нельзя оставлять неприсоединенными. Следует предусматривать шунтирующие резисторы к источнику питания или к общей шине. Импульсы синхронизации не должны иметь большую длительность фронтов во избежание сбоев работы схемы из-за наведенной помехи. Следует применять меры защиты выходов микросхем. Недопустимо непосредственное соединение выходов микросхем, так как один из каналов при этом замкнется на источник питания. Следует избегать замыканий выходов буферных элементов с повышенным выходным током на провод питания. Для буферных элементов нельзя применять емкости нагрузки, превышающие 5000пФ, поскольку незаряженный конденсатор такой емкости равноценен перемычке короткого замыкания.
Микросхемы ЭСЛ являются самыми быстродействующими и потому эффективно используются при построении ЭВМ высокого быстродействия. К их достоинствам следует также отнести и удобство применения в условиях повышенной плотности компоновки с использованием многослойного печатного монтажа и низкоомных коаксиальных и плоских кабелей. Принципиальная особенность микросхем ЭСЛ - отрицательное напряжение источника питания. Оно подается со стороны эмиттеров, а коллекторные цепи заземляются, причем коллекторная шина питания делается большого сечения [3].
Элементы И2Л по своим основным параметрам: площади занимаемой на кристалле, потребляемой мощности и другим − являются наиболее перспективной базой для построения микросхем высокой степени интеграции и потому часто используются в БИС микропроцессоров.