Умножитель по модулю девять. Выбор элементной базы. Факторизация системы логических уравнений. Разработка принципиальной схемы синтезируемого устройства. Расчет основных параметров устройства (время переключения, потребляемая мощность, время наработки на отказ). Моделирование работы устройства, анализ правильности функционирования, страница 2

Как видно из таблицы, параметры действительно отличаются. Поэтому видоизменим приведенные функции, используя элементы базиса И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

Вариант совместной реализации  заменим на . С учетом этого изменения будем реализовывать функции , , :

Сравним параметры полученных представлений (с учетом совместной реализации):

	Тип ЛЭ	Количество ЛЭ	Тип ИС	Количество ИС	Число неиспользуемых ЛЭ	/число ИС
1	2И	45	ЛИ1	12	3	11/25
	2ИЛИ	37	ЛЛ1	10	3
	НЕ	9	ЛН1	2	3
	Буферные элементы	6	ЛИ9	1	0
2	2И	32	ЛИ1	8	0	9/22
	2ИЛИ	12	ЛЛ1	3	0
	2ИЛИ-НЕ	17	ЛЕ1	5	3
	2И-НЕ	11	ЛА3	3	1
	3И-НЕ	2	ЛА4	1	1
	3ИЛИ-НЕ	3	ЛЕ4	1	0
	Буферные элементы	6	ЛИ9	1	0

Из приведенного сравнения следует, что оптимальным вариантом реализации является вариант 2. Выберем его для дальнейшего синтеза.

В выбранном варианте реализации проектируемого устройства остаются незадействованными 3 элемента 2ИЛИ-НЕ, 1 элемент 3И-НЕ, 1 элемент 2И-НЕ. Эти элементы целесообразно использовать для повышения контролепригодности проектируемого устройства за счёт повышения его показателей наблюдаемости. Для этого необходимо вывести на разъем через свободные логические элементы внутренние точки схемы.

Для обеспечения помехоустойчивости по цепи питания необходимо установить развязывающие конденсаторы для защиты от низкочастотных помех суммарной емкостью не менее  мкФ  мкФ, и для защиты от высокочастотных помех суммарной емкостью не менее  мкФ  мкФ. Выберем для установки на плате один конденсатор типа  мкФ и один конденсатор типа  мкФ.

Поскольку суммарное количество входных, выходных и шин питания разрабатываемого устройства равно 16, выберем для установки на плате разъем типа ГРПМ1-21ШУ2. Принципиальная электрическая схема приведена в приложении.

10.  Расчет основных параметров устройства (время переключения, потребляемая мощность, время наработки на отказ)

Рассчитаем время задержки разработанной схемы. Для оценки быстродействия необходимо определить пути распространения сигналов от входа к выходу максимальной глубины. Анализ схемы, представленной на рисунке 1, показывает, что таких путей два:

1.  Буферный элемент  2И-НЕ  2И-НЕ  2И-НЕ  2И  3И-НЕ  2ИЛИ-НЕ  2И-НЕ  2ИЛИ-НЕ = 7.5 + 8.5 +8.5+8.5+8.5+8+6.5+8.5+6.5 = 71 нс

2.  Буферный элемент  2И2ИЛИ2И2ИЛИ-НЕ2ИЛИ-НЕ2ИЛИ-НЕ2И2ИЛИ-НЕ = 7.5+8.5+8.5+6.5+6.5+6.5+6.5+8.5+6.5=74 нс

Таким образом, максимальное время формирования сигнала не превышает 74 нс.

Рассчитаем максимальную потребляемую мощность для всей схемы. Для микросхем серии КР1554 ток потребления равен 40 мкА, отсюда получаем:

 мкА

 мВт

Таким образом, максимальная мощность потребления схемы не превышает 4.6мВт.

Проведем расчет показателей надежности разработанного устройства. Характеристики надежности элементов устройства приведены в таблице:

Тип элемента	Число элементов
КР1554ЛИ1	8
КР1554ЛЛ1	3
КР1554ЛЕ1	5
КР1554ЛА3	3
КР1554ЛА4	1
КР1554ЛЕ4	1
КР1554ЛИ9	1
Паяные соединения	240
Конденсаторы	2
Вилка разъема	1
Суммарная интенсивность отказов

Время наработки на отказ разрабатываемого устройства:

 час.

11.  Моделирование работы устройства,  анализ правильности функционирования

Моделирование произведем в САПР Orcad.

Результаты моделирования:

12.  Оценка степени выполнения задания

Из приведенной таблицы видно, что разработанное устройство умножения по модулю девять соответствует требованиям технического задания по всем параметрам, то есть выполнено в полном объеме.