Устройство синхронизации сигналов. Проект конечного автомата, осуществляющего синхронизацию информационных импульсов, поступающих в произвольные моменты времени, страница 9

Рисунок 12. RS-триггер на элементах И-НЕ с дополнительным входом сброса

С учетом данных преобразований оценим количество необходимых для реализации устройства микросхем (табл. 29).

Таблица 29. Перечень логических элементов для реализации автомата А

Неиспользуемые элементы в корпусах используются для контроля состояний триггеров.

С учетом описанных преобразований логическая схема устройства будет иметь вид, представленный на рис. 13.

Рисунок 13. Преобразованная логическая схема конечного автомата на RS-триггерах

Разработка принципиальной схемы автомата

На основе логической схемы разработана принципиальная схема устройства. Сложность синтезируемого устройства невелика, поэтому разбиения на подсхемы не требуется.

Логические элементы распределены по микросхемам. При разработке печатной платы для уменьшения длины проводников разбиение на корпуса может быть изменено. Неиспользуемые элементы подключаются параллельно используемым.

Для фильтрации цепей питания от помех ставятся конденсаторы С1-С3 КМ5Б Н90 0.033мкФ. Минимальный срок их сохраняемости 20 лет, а минимальная наработка 25 тыс. часов.

Для подключения устройства, а так же его тестирования ставятся разъемы X1, X2.

Разработанная принципиальная схема приведена на чертеже  БГТУ.И471.010.001 Э3.

Расчет основных параметров устройства

Расчет времени переключения синтезированного автомата. На основе табл. 28 для выбранной серии микросхем КР1554 рассчитаны характеристики быстродействия (табл. 30).

Таблица 30. Характеристики быстродействия ИС КР1554

Для оценки быстродействия синтезированного автомата необходимо определить наиболее длинные пути распространения сигналов в схеме при изменении входных сигналов. По графу автомата с соседним кодирование определяем этот путь – это будет переключение из состояния q₁={001} в состояние q₂={111} через неустойчивое состояние q₆={101} при входных сигналах  X₁={01} или X₃={11}. Этот путь включает в себя переключения следующих элементов схемы: НЕ→2И-НЕ→3И-НЕ→2И-НЕ→3И-НЕ→2И-НЕ→4И-НЕ→2И-НЕ→3И-НЕ→2И-НЕ. Максимальное время переключения по этому пути составит 7.25+5*7.75+3*7.25+7.0=74.75 нс, среднее время переключения по этому пути будет равно 3.75+5*5.25+3*4.25+4.35=47.1 нс.

Таким образом, максимальное время переключения синтезированного конечного автомата составит 69 нс, а среднее 47.1 нс, что обеспечивает выполнение необходимого быстродействия (время переключения менее 83.3 нс).

Определим мощность, потребляемую синтезированным автоматом А. Для оценки максимальной мощности будем считать, что все элемент потребляют максимальный ток. На основе табл. 4, считая, что динамическая мощность потребления на частоте 1.5 МГц равна 1.5мВт/вентиль получаем максимальную мощность потребления равную (4*3+3*3+2*1+6*1)*1.5мВт= =43.5 мВт. Полученное значение удовлетворяет условиям ТЗ (мощность не более 110 мВт).