Разработка устройства, формирующего последовательность цифровых сигналов для управления оперативным запоминающим устройством, страница 2

Так как нам задано, что устройство должно формировать три выходных сигнала, то комбинационная схема должна состоять из трёх частей, формирующих каждая свой выходной сигнал

          С задающего генератора импульсы подаются на счетчик, который занимается непосредственным формированием опорных сигналов; которые в дальнейшем поступают на формирователи выходных последовательностей. Под воздействием тактовых сигналов счетчик  меняет свои внутренние состояния. Как только  на выходе счетчика появляется тридцатый импульс, то срабатывает схема сброса, и счетчик обнуляется. С приходом следующего синхроимпульса счетчик переходит в первое состояние и процесс выработки им  сигналов продолжается. В формирователях выходных последовательностей  вырабатываются значения выходных сигналов.

Структурная схема приведена на рисунке 1. Ее основными блоками являются:

1-  Генератор тактовых импульсов

2-  Схема начальной установки

3-  Счетчик

4-  Схема сброса

5 - Формирователь выходной последовательности Y₁

6 - Формирователь выходной последовательности Y₂

7 - Формирователь выходной последовательности Y₃

Временные диаграммы работы устройства представлены на рисунке 2. Здесь U_c – напряжение на выходе генератора; U₁ – U₅ – сигналы, формирующиеся на выходе счетчика; U_R – напряжение на выходе схемы сброса в ноль; U_ну – напряжение на выходе схемы начальной установки; Y₁  - Y₃ – напряжение на выходе цифрового устройства.

  В данном курсовом проекте задано, что в качестве базовых элементов  используется серия КМОП. Эта серия в свою очередь является наиболее мало потребляющей энергию и используется в основном для аппаратуры с ограниченными энергоресурсами. У нее есть как преимущества, так и недостатки. Рассмотрим преимущества:

1.  Низкая потребляемая мощность (не превышает 1мкВт);

2.  Широкий диапазон питающих напряжений (от 3 до 18 В);

3.  Высокая помехоустойчивость;

4.  Сравнительно низкая стоимость по сравнению с ТТЛ.

5.  Большой коэффициент разветвления (К_р = 50 ¸ 100)

Недостатки:

1.Ограниченное быстродействие.

2.Низкая нагрузочная способность по току.

3. Высокое выходное сопротивление, что не позволяет работать на большую емкостную нагрузку.

4. Подверженность влиянию статического электричества.

Для дальнейшего использования в работе выберем серии микросхем универсального применения такие как: 561,564,176.

2. СИНТЕЗ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ.

Основным критерием синтеза принципиальных схем аппаратуры на ИМС является минимизация количества микросхем и числа их внешних соединений.  Другим критерием является функциональная однородность, то есть максимальное использование элементов с одинаковыми функциями. Это обусловливает унификацию схемы, что в свою очередь ведет к снижению ее стоимости.

Синтез может проводится в логическом базисе элементов И, ИЛИ, НЕ с последующим переходом к реализации в базисе выбранной серии или непосредственно в заданном базисе.

В соответствии с вышеизложенными соображениями и опираясь на структурную схему проектируемого устройства, перейдем к синтезу и разработке его принципиальной схемы.

2.1 Задающий генератор

Генераторы - специальные элементы цифровых устройств, предназначенные для формирования последовательности электрических сигналов различной формы. Генераторы обеспечивают работу цифрового устройства во времени по закону, определяемому внутренней структурой устройства, и характеризуются частотой сигнала, стабильностью частоты, возможностью управления частотой, формой сигнала, скважностью, видом последовательности сигнала и другими параметрами.

По принципу действия различают два типа генераторов:

-  автогенераторы, т.е. генераторы самовозбуждения;

-  генераторы с независимым возбуждением.