Проектирование принципиальной схемы устройства вычисляющего экспоненциальную функцию EXP(x), страница 7

Расчёт вспомогательных цепей

Резисторы

Для расчёта резисторов воспользуемся соотношением:

R_max = (U_пит - U_min¹)/(n*I_вх¹)

R_min = (U_пит - U_max¹)/(n*I_вх¹)

R Î ( R_min ; R_max )

где U_пит = 5 В - напряжение питания серии;

U_min¹ = 2,4 В - минимальное напряжение единицы серии;

U_max¹ = 4 В   - максимальное напряжение единицы серии;

I_вх¹ = 0,02 мА - входной ток единицы ;

n - число объединяемых входов.

R17(n=11) = ( 4,54...11,82 кОм ) = 6.8 кОм

R18 (n=9)  = (  5,5... 14,4 кОм ) = 6.8 кОм

Резисторы нагрузки для ПЗУ с открытым коллектором  на выходах рассчитывается по формуле:  R_H = (U_ПИТ - U⁰_ВЫХ ) / ( I⁰_ВЫХ - n*I⁰_ВХ )

где n - количество входов последующих элементов нагружаемых на один выход с открытым коллектором.

R_H = (5В-0.5В)/( 60 мА - 0.1мА) =  75 Ом.

Предустановка по питанию

Длительность установки по питанию рассчитываем так, чтобы регистр АУ автомата был готов к работе.

Для этого складываем длительность импульса по входу R - 15 нс и задержку на элементе 2И-НЕ 11 нс. Итого 26 нс.

После расчетов получаем R=300 Ом, С=0.82 нФ

Помехозащита по цепям питания

Защита по цепям питания осуществляется путем навесного монтажа конденсаторов между общей шиной и шиной питания.

Ёмкость на вентиль: С ³ I_кз*t_нар/(6* DU_{пом.доп.})

где I_кз = 112 мА   - выходной ток короткого замыкания микросхемы

           t_нар = 4 нс - время нарастания (фронта).

DU_{пом.доп.}= 0,5 В - допустимое значение импульсной помехи по питанию.

Итого С_min = 150 пФ.

Произведём расчёт ёмкостей на каждый корпус интегральной микросхемы.

Мультиплексор, КП14. С = 15 * 150 = 2250 пФ

Арифметико-логическое устройство, ИП3.  С = 62 * 150 = 9300 пФ

Схема ускоренного переноса, ИП4. С = 19 * 150 = 2850 нФ

Сдвиговый регистр, ИР13. С = 55 * 150 = 8250 нФ

Регистр хранения, ИР35. С = 26 * 150 = 3900 пФ

 Реверсивный счётчик, ИЕ7. С = 31 * 150 = 4650 пФ

2 D- триггера, ТМ2. С = 12 * 150 = 1800 пФ

Шинный формирователь, АП14. С = 10 * 150 = 1500 пФ

ПЗУ РТ5.  С = 4096 * 150 = 624400 пФ

ПЗУ РЕ3.   С = 550 * 150 = 82500 пФ

Из расчётов видно, что ёмкость подключаемая к микросхемам ПЗУ значительно превосходит среднюю ёмкость приходящуюся на все остальные корпуса, поэтому к корпусам ПЗУ подключаем свои конденсаторы. Для остальных микросхем выбираем максимально возможную ёмкость 9300 пФ и подключаем к каждому корпусу.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность рассчитывается как суммарный ток потребления всех микросхем.

I_{пот.сум.} = 8*12 + 8*22 + 2*15 + 2*40 + 4*28 +2*29 + 2*22 + 4*2,2 + 1*0,9 + 1*4 + 2*15 = 639,7 мА

Потребляемая мощность без учёта ПЗУ :

P_пот = 639.7 * 5 = 3198.5 мВт.

Потребляемая мощность с учётом ПЗУ :

P_пот = 3198.5 + 2*890 + 2*950 = 6878.5 мВт

Описание элементной базы