3.3 Разработка функциональной схемы устройства

Конечный вариант синтеза любого технического устройства неоднозначен. Выбор окончательного решения зависит от заданных критериев оптимизации устройства, возможностей имеющейся элементной базы, использования микросхем различной степени интеграции.

Настоящий раздел завершается выбором окончательного варианта функциональной схемы и описанием по ней работы устройства.

Функциональная схема служит для разъяснения последовательности процессов, протекающих в отдельных функциональных частях изделия, и пояснения принципов его работы.

При построении функциональной схемы устройства раскрывается состав отдельных функциональных узлов, составляющих структурную схему. Необходимо рассмотреть несколько различных вариантов построения узлов и выбрать единственный из них, наилучшим образом удовлетворяющий некоторым заданным критериям.

Функциональная схема узла в каждом варианте должна быть раскрыта до уровня элемента с известными функциями - регистра, счетчика, дешифратора, усилителя, сумматора, мультиплексора, триггера, логического элемента и т.п. В отличие от схемы электрической принципиальной устройства на схеме функциональной обозначения элементов могут не совпадать с соответствующими элементами интегральных схем, а отражать только свойства элементов, необходимых для обеспечения функционирования устройства.

Текст пояснительной записки должен подтверждать, что рассматриваемый вариант в полном объеме реализует функции, оговоренные заданием. Описание функциональных схем может сопровождаться упрощенными временными диаграммами, если это требуется согласно варианту задания.

3.4 Обоснование выбора элементной базы для реализации устройства

Современные устройства компьютерной техники обычно не удается эффективно реализовать с использованием микросхем только одной серии. Правильно выбранная элементная база позволяет снизить потребляемую мощность, стоимость и сложность аппаратуры.

Всегда следует стремиться к снижению потребляемой мощности и повышению степени интеграции используемых микросхем. Это не только улучшает эксплуатационные характеристики, но и позволяет существенно уменьшить габариты и вес аппаратуры за счет уменьшения размеров источников питания и исключения из конструкции устройств вентиляции. Улучшение теплового режима повышает надежность изделия.

Известно, что требования малой потребляемой мощности и высокого быстродействия практически всегда являются противоречивыми. Поэтому нецелесообразно применение во всех узлах разрабатываемого устройства однотипных элементов максимального быстродействия. С другой стороны, разнообразие типов микросхем различных серий в одном устройстве приводит к ухудшению его технологичности и ремонтопригодности, может потребовать дополнительных элементов электрического согласования отдельных микросхем.

При выборе элементной базы отдается предпочтение элементам таких серий, которые согласуются между собой по уровням логических сигналов, нагрузочной способности, удовлетворяют требованиям по скорости нарастания и спада импульсных сигналов и одновременно обеспечивают малую потребляемую мощность и имеют меньшую стоимость. Естественно, что условия эксплуатации выбранных микросхем должны удовлетворять требованиям технического задания.

Выбор конкретных микросхем для реализации каждого функционального узла предполагает наличие нескольких вариантов. Возможные типы микросхем должны быть сведены в таблицу, графы которой содержат информацию о параметрах, существенных для принятия решения.