Специализированный процессор для вычисления числа log2 (x), страница 8

Расчет аналоговых цепей.

Расчет схемы сброса по питанию.

Резистор выбираем из условия обеспечения помехоустойчивого «0».

R=

Предположим, что закон изменения питающего напряжения экспоненциальный, с постоянной времени =10 м сек.(требование к блоку питания). Время установления 3-5=50 м сек.

C=

Значение емкости выбираем равным 12,4 мк Ф

Расчет резисторов установки логической единицы

Минимально допустимое сопротивление определяется возможностью пробоя обратно смещенного p-n перехода база-эмиттер при увеличение питающего напряжения до 7,5 В.

R min=

Максимально допустимое сопротивление определяется из условия обеспечения заданной помехоустойчивости.

R =

Значение резистора выбираем 200 кОМ.

Расчет конденсаторов индивидуальной развязки

Для уменьшения импульсных помех в цепях применяют конденсаторы развязки индивидуально для каждой ИС. В качестве конденсаторов индивидуальной развязки необходимо выбирать конденсаторы с малой собственной паразитной индуктивностью(обычно это керамические конденсаторы КМ5, к10-9 и др.). Конструктивно конденсатор индивидуальной развязки устанавливается в непосредственной близости от микросхемы, причем выводы конденсатора возможно меньшей длины подпаиваются к контактным лопщадкам выводов питания микросхемы.

Выводы емкости конденсатора индивидуальной развязки С_ИР производится из условия равенства заряда, накапливаемого конденсатором за время переключения логического элемента, заряду, переносимому динамической составляющей тока потребления за время переключения элемента. При этом падение напряжения на конденсаторе не должно превышать некоторого наперед  заданного значения равного допустимой помехе по шине питания.

На практике часто принимают_ИП =_k3  , где b - коэффициент, характеризующий серию И.С.

Для серии КР1533:

I_k3 =112 мА,  Iп=112=38 мА

С_UP=108 пФ

Из оценки количества вентилей, входящих в состав ИМС, следует, что максимальное количество вентилей содержит ИМС КР1533ИП3 – 63 вентиля.

Для микросхем серии КР153 конденсаторы индивидуальной разрядки выберем одинаковой емкости.

С_КР1533 С_UPmax(N), С=6800 пФ

Выберем С=7,5нФ

C_К589ИК03пФ, С=91нФ

С_{КР556РТ17}=64627 пФ, С=680 нФ

Расчет быстродействия и потребляемой мощности

Быстродействие:

Р_t=(2+4мс

Энергопотребление:

P=

Выводы

В ходе данного курсового проекта был спроектирован специализированный процессор для вычисления функции log₂(x), удовлетворяющий поставленным требованиям.

Максимальное время вычисления функции составляет 0,279нс. Мощность, потребляемая схемой равна 4,5 Вт.

После ввода данных происходит проверка на корректность вводных данных, поэтому процессор не будет вычислять заведомо неверный результат.

Быстродействие достигается вследствие максимального распараллеливания процесса вычислений. Особо большая задержка происходит при сдвигании числа в сдвиговом регистре, т.к. после каждого сдвига приходится опрашивать операционное устройство для определения следующей вершины для управляющего автомата. В ходе проработки данной проблемы предложена схема, ускоряющая процесс сдвига, основанная на ускоренном опросе операционного устройства (рис.1) временные диаграммы работы схемы представлены на рисунке.

Из временных диаграмм работы схемы видно, что минимальный период при такой реализации равен 186 нс, что крайне не выгодно для работы процессора в целом.

Литература

1.  Байков В.Д., Смолов В.Б. «Аппаратурная реализация элементарных функций на ЦВМ», –Л; Изд-во ЛГУ, 1975г.

2.  Байков В.Д., Смолов В.Б. «Специальные процессоры: итерационные алгоритмы и структуры», –М; Радио и связь, 1985г.

3.  Горошков Б.Н. «Элементы радиоэлектронных устройств»_ М.: Радио и связь, 1989г.

4.  Граф Р. «Электронные схемы : 1300 примеров»- М: Мир, 1989г.

5.  Зельдин Е,А. «Импульсные устройства на микросхемах»- М: Радио и связь, 1991г.

6.  «Логические ИС КР1533, КР 1554»: Справочник – М: Бином, 1993г.

7.  «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭЛ». Справочник. – Минск: Беларусь, 1994г.