3. Общая функциональная схема:

3. Выбор серии микросхем для устройства.

Выбор микросхем для устройства, достаточно ограничить логикой ТТЛ, ТТЛШ и КМДП широкого применения. По заданию ограничение по мощности равное 5 мВт. Значит можно сразу исключить микросхемы логики ТТЛ и ТТЛШ, так как у этих ЦИМС потребляемая мощность минимум 10-20 мВт на один логический элемент. Значит, остаются микросхемы КМДП логики.

При выборе конкретны микросхем на устройство необходимо использовать минимальное количество микросхем. Поэтому с учётом конкретных уже микросхем схема может немного изменится.

Необходимо:

• Два логических элемента «3И»;

• 10 логических элементов «ИЛИ-НЕ»;

• 1 логический элемент «исключающее ИЛИ»;

• 2 логических элемента «2И»

• 1 логический элемент «2И-НЕ»

Три логических элемента «3И»:

КР1564ЛИ3

Шесть логических элементов «НЕ»:

КР1564ЛН2

Четыре логических элемента «2И»:

КР1554ЛИ1

Четыре логических элемента «исключающее ИЛИ»:

КР1554ЛП5

Из выбранных микросхем составим обую функциональную схему устройства с учётом микросхем.

3. Принципиальная схема на основе выбранных элементов

3. Расчёт параметров цифрового устройства:

Расчёт максимального времени задержки сигнала:

Максимальная задержка сигнала будет при прохождении сигналом пути с наибольшим количеством логических элементов.

Суммарная мощность равна:

Наша ИМС выдерживает выходной ток до 20мА, так как:

в данном случае этот выбор микросхем является оптимальным для более точного приближения к заданным параметрам:

• выбор другого типа логики, например ТТЛ или ТТЛШ увеличил бы в несколько порядков потребляемую мощность, в нашем случае это не приемлемо, так как потребляемая мощность должна быть менее 5мВт. Поэтому весь выбор проходит на КМДП логике, у которой маленькая потребляемая мощность.

• В данном случае базисным напряжением является 5В так как выбор другого напряжения привёл бы к выбору других микросхем, например десяти вольтовых у которых очень большое время задержки, а в нашем случае оно должно быть менее 200нс, поэтому выбор микросхем проходит на микросхемах имеющих напряжение питания 5В. А как известно, что использовать микросхемы с разным напряжением питания нельзя, то есть должен быть единый источник питания, например 5В, как в нашем случае.

• В ходе подбора были выбраны две дорогие микросхемы КМДП логики, это КР1554ЛИ1 и КР1554ЛП5, так как только они обеспечивают выходной ток более 20мА, это значит, что ИМС должна выдерживать выходной ток порядка 20-24мА. Поэтому данный выбор я считаю самым оптимальным к более точному приближению к заданным параметрам.

2. Электрический расчёт цимс.

0. Исходные данные:

Принципиальная схема:

Наборы: x1 x2 x3 x4

0 0 0 0

1 1 1 1

0 1 1 1

2.2. Анализы работы логического элемента:

Анализ принципиальной схемы логического элемента сводится к определению таблиц истинности устройства. Составление таблицы истинности производится исходя из особенностей работы транзисторов при подаче соответствующих уровней на входе устройства, а также проведении анализа протекающих токов в схеме, при заданных входных сигналах.

Входные сигналы	VD1	VD2	VD3	VD4	VD5	VD6	VD7	VD8	VT1	VT2	Y
0000	Открыт	Открыт	Закрыт	Закрыт	Закрыт	Открыт	Открыт	Закрыт	Отсеч.	Отсеч.	Логич 1
1111	Закрыт	Закрыт	Открыт	Открыт	Открыт	Закрыт	Закрыт	Открыт	Насыщ.	Насыщ.	Логич 0
0111	Открыт	Закрыт	Закрыт	Закрыт	Открыт	Закрыт	Закрыт	Открыт	Отсеч.	Насыщ.	Логич 0

Обозначение режимов работы транзисторов и диодов:

• Отсеч.- (режим отсечки)

• Насыщ.- (режим насыщения)

• Открыт- (диод открыт)

• Закрыт- (диод закрыт)

По результатам анализа определим основные направления токов через элементы в схеме, составим таблицу истинности базового элемента.

Таблица истинности:

x1	x2	x3	x4	y
0	0	0	0	1
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	0
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	0
1	1	0	0	0
1	1	0	1	0
1	1	1	0	0
1	1	1	1	0

Данное устройство выполняет функцию И-ИЛИ-НЕ:,

Данная функция может быть реализована в виде логического элемента: