Разработка принципиальной электрической схемы Цифрового устройства

 

В соответствии со структурной схемой ЦУ(рис.2.1.2) подбираем микросхемы серий К 155для синтеза схемы электрической принципиальной. Комбинационную схему (КС) будем строить по полученном пункте 2.5 уравнений в базисе И-НЕ. Регистр состояний строим на микросхемах ТМ2 согласно заданию. Это Д-триггеры имеющие коды предварительной установки С и выходы сброса R. В состав одной МК ТМ2  входят 2 Д-триггера, поэтому для построения трех разрядного регистра состояния потребуется 2МК К155 ТМ2.

Входы R микросхемы инверсные, предназначенные для принудительного сброса который будем осуществлять с внешней схемой через разъем Х1(контакт 4) или с помощью кнопки SB, так как схема должна быть начерчена в выключенном состоянии, то на входе сброса R и вход синхронизации С подавать пассивный сигнал. Синхронизирующий сигнал будет подаваться через разъем Х1(контакт 5) от внешнего генератора синхроимпульсов.

Входы С инверсные, предназначены для установки начального состояния ЦУ поскольку начальное состояние а0 (его двоичный код 000), то на входе С будем подавать пассивный сигнал (сигнал логической единицы) от внешнего источника питания +5В. Через резистор R, таким образом схема регистр состояний будет иметь вид (рис.2.6.1)

 

Схема регистра состояний.

 

 

                                            Рис.2.6.1

 

В качестве дешифратора состояний выбираем микросхему К155 ИД6 – это дешифратор 4х10 с инверсными выходами, поэтому для получения сигнала соответствующему состоянию ЦУ в схему дешифратора необходимо ввести инверторы, схема дешифратора состояний будет иметь вид (рис.2.6.2).

        

                              Схема дешифратора состояний

  

Рис.2.6.2

                                                                                           

Расчет периода следования тактовых импульсов и тактовой частоты

 

Для проверки работоспособности схемы, произведем проверку устройства на переходе а₁     а₃ при Х₁=1.

Для этого подаем комбинации 011 на входы дешифратора. На выходе получаем число 3, это значит, что на четвертом выходе дешифратора будет 0, т.к. он имеет инверсные выходы. Остальные значения будут 1. После чего сигналы идут на инверторы, и сигналы подаются на элементы. Однако, необходимо следить за тем, чтобы не было эффекта гонок. Чтобы определить задержку, необходимо воспользоваться формулой t_з1+t_з2+t_зn. Задержку триггера берем 40 н.с, а задержку дешифратора берем 32 н.с. Задержка одного элемента 22 н.с.

Из этого получаем: t_з=40+32+88+22=182 н.с.

Чтобы найти частоту, необходимо воспользоваться формулой:

F=1000/t₃= 1000/182= 5,49 Гц

 

Литература

ГОСТ 2.105-79 Общие требования к текстовым документам

1. ГОСТ 2.106-68 Форма и правила выполнения текстовых документов

2. ГОСТ 2.743-82 УГО элементов цифровой техники

3. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы, М., Горячая линия- Телеком, 2002

4. Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Тарабрина В.В., М., Радио и связь, 2002

5. Конспект-справочник