Разработка принципиальной схемы.
В подавляющем большинстве случаев булевы уравнения решаются с использованием трех логических функций:
конъюнкции – "И",
дизъюнкции – "ИЛИ",
инверсии – "НЕ".
Эти функции достаточно широко реализованы в микросхемных вариантах, поэтому и принципиальные схемы для решения булевых уравнений составляются в основном из таких микросхем. Поскольку логическое уравнение представлено в виде логической суммы нескольких логических произведений, то выходным элементом должна быть схема объединения по «ИЛИ», а каждое слагаемое может быть реализовано путем объединения аргументов по схеме «И». С учетом вышеизложенного структурная схема электронного узла будет иметь вид:
Рис.1. Структурная схема узла.
Выбор конкретных микросхем для узла определяется многими факторами, основными из которых являются:
наименьшее потребление энергии,
наиболее полное использование элементов, содержащихся в одном корпусе микросхемы,
максимальная интеграция логических функций в корпусе микросхемы,
реальное наличие микросхем.
С учетом этого, а также приложения 1 для реализации схемы достаточно двух корпусов микросхем, один из которых микросхема К155ЛА3, второй - микросхема К155ЛА4. Микросхема К155ЛА3 содержит 4 элемента 2И-НЕ, микросхема К155ЛА4 - 3 элемента 3И-НЕ. С целью сокращения числа микросхем в качестве инверторов применяются элементы 2И-НЕ с параллельным соединением входов. В результате получим следующую принципиальную схему узла:
Рис.2. Принципиальная схема узла.
Перечень элементов:
Обозначение |
Наименование |
Кол-во |
Примечание |
|
Микросхемы |
|
|
D1 |
К155ЛА3 бко.348.006 ТУ1 |
1 |
|
D2 |
К155ЛА4 бко.348.006 ТУ1 |
1 |
|
|
Конденсаторы |
|
|
C1 |
КМ-56-Н90-0,047мкф +20% - 80% ОЖО.460.043 ТУ |
1 |
|
Конденсатор С1 устанавливается для компенсации мгновенных бросков тока в момент переключения микросхемы из единичного положения в нулевое и обратно. Количество конденсаторов определяется из условия :
где: k - число конденсаторов, m - число корпусов микросхем в проектируемом узле. Конденсаторы распределяются по плате равномерно. Необходимым элементом принципиальной схемы, особенно с использованием микросхем является наличие таблицы разводки цепей питания:
Таблица 4.
Номинал напряжения |
Обозначение микросхем |
Номера контактов |
+ 5 В. |
D1, D2 |
14 |
Общ. |
D1, D2 |
7 |
Проверка принципиальной схемы.
Проверка принципиальной схемы выполняется на персональном компьютере (ПК) с использованием соответствующего программного обеспечения, например, Multisim.
Разработанная принципиальная схема узла собирается в среде Multisim и подключается к специальному инструменту «Логическому преобразователю» (Logic Converter), расположенному в панели инструментов, для снятия диаграммы состояния (Рис.3). Результаты виртуального эксперимента должны точно соответствовать таблице 2.
Рис.3. Принципиальная схема узла в среде Multisim.
Рис.4. Результаты эксперимента.