Устройство умножения по модулю пять, страница 16

Анализ вариантов реализации проектируемого устройства  показал, что вариант реализации системы методом минимизации имеет меньшую глубину и меньшее количество оборудования. В последующей реализации выберем первый вариант. Для продолжения дальнейшей реализации первого вариант необходимо проверить соответствует ли он заданному в ТЗ быстродействию.

Максимальное время переключения взятое на максимальной глубине схемы от входа к выходу(БУФ  –  НЕ  -  3И-НЕ  -  4И-НЕ  -  НЕ  -  2ИЛИ-НЕ) составляет 58нс, что удовлетворяет рамкам заданным в ТЗ.

В выбранном варианте реализации проектируемого устройства остаются незадействованными  2 элемента 2И,  1 элемент 2И-НЕ, 1 элемент 4И-НЕ, 1 элемент 2ИЛИ-НЕ. Их целесообразно использовать для повышения контролепригодности. Для этого необходимо вывести на разъём через свободные логические элементы,  как можно большее число внутренних точек схемы. Точки целесообразно выбрать в середине наиболее длинных путей распространения  сигнала от входа к выходу схемы (в рассматриваемом случае такие точки выбираются для путей, имеющих глубину 6 элементов).

Для обеспечения помехоустойчивости по цепи питания необходимо установка развязывающих конденсатора ёмкостью 1 мкФ. Выберем для установки на плате два конденсатора типа К10-17-Н90-0.47 мкФ. Они полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к проектируемому устройству по условиям эксплуатации и надёжности.

Принципиальная электрическая схема устройства умножения по модулю пять и его спецификация представлены в приложении 1.

12) Расчет основных параметров устройства

Для оценки быстродействия нужно взять максимальную задержку на схеме, то есть тот участок схема на котором она имеет максимальную глубину от входа к выходу.

На участке (БУФ  –  НЕ  -  3И-НЕ  -  4И-НЕ  -  НЕ  -  2ИЛИ-НЕ) задержка составляет 58нс.

Проведем расчет потребляемой мощности  разработанного устройства.

При расчете будем учитывать температуры заданные в ТЗ. Диапазон температур в которых может работать ИС КР1554 лежит в пределах -45<t<+ 85, что подходит по пределу заданному по ТЗ от -30⁰ С до +40⁰ С.

Потребление микросхемы состоит из трёх составляющих:

1.  Потребления в статическом режиме.

2.  Потребление на перезарядку нагрузочной ёмкости.

3.  Потребление  на перезарядку внутренней ёмкости.

Ток потребления одной микросхемы в статическом режиме при Т=25⁰ С равен 4мкА и увеличивается в два раза при увеличении температуры на 10 С. Динамическая мощность для перезарядки нагрузочных емкостей вычисляется по формуле:

Где,

-  Динамическая мощность потребления (мкВт)

-Внутренняя ёмкость(Пф)

-Напряжение питания(В)

- Входная частота(МГц)

- Количество переключающихся выходов

- Нагрузочная ёмкость(Пф)

- Выходная частота(МГц)

Возьмём для расчётов максимальную температуру по ТЗ и частоту, выбранную при моделировании  4 МГц.

В синтезируемой схеме имеется 10 микросхем, у которых задействовано 34 выхода логических элементов. Соответственно максимальная потребляемая схемой мощность на данной частоте будет складываться из динамической мощности на перезагрузку ёмкостей и статической: