Разработка цифрового устройства. Структурная схема устройства. Временные диаграммы работы устройства. Схема начальной установки, страница 5

Произведем расчет параметров схемы начальной установки. Для данной схемы справедливы следующие соотношения:

  (2.3.1)

    (2.3.2)

где t_зд - время от момента установления питания до появления переднего фронта импульса сброса, t - длительность переходного процесса RC-цепи.

Значения R1 и R2 определим из формулы, описывающей работу делителя:

Здесь U_д - напряжение снимаемое с делителя, Е_п - напряжение питания.

Примем U_д = 9.5 В, значение резистора R2 зададим равным 100 кОм. Тогда можно определить значение R1.

В качестве сопротивлений R1 и R2 выбираем резисторы типа Р1-4 номиналами соответственно 5.1 кОм и 100 кОм

Для расчета емкости конденсатора С2 зададимся значением t_зд  = 500 мс. Тогда, подставляя выражение для t (2.3.2) в формулу (2.3.1) и выражая С2, получим

В качестве С2 выбираем конденсатор алюминиевый, оксидно-электролитический типа К50-6 номиналом 75 мкФ. Элементы DD4, DD8, DD9 содержатся в микросхемах К564ЛН2 и К564ЛА7.

2.4. СХЕМА СБРОСА

Схема сброса состоит из элементов DD7, DD12, DD14, DD16. Элементы 4И-НЕ DD7 (микросхема К564ЛА8)  и инвертор DD12 (К564ЛН2) выступают в роли дешифратора: на выходе DD12 появляется сигнал высокого уровня, когда появляются единицы на выходах счетчика, соответствующих тридцатому такту. Таким образом, на входы R счетчиков подается сигнал сброса каждый раз после завершения 29-го такта, после чего процесс счета повторяется заново. Элементы ИЛИ-НЕ DD14 (К564ЛЕ5) и инвертор DD16(К564ЛН2) служат для объединения сигналов сброса, поступающих со схемы сброса и схемы начальной установки.

2.5. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВЫХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Формирователь служит непосредственно для генерации выходных импульсных последовательностей заданного вида, используя в качестве входных сигналов импульсы, поступающие с двоичного счетчика. Формирователь может быть выполнен различными методами. Наиболее распространенными из них являются классический метод, основанный на построении формирователя на базе логических элементов с использованием карт Карно и метод построения формирователя на базе мультиплексоров. В процессе поиска наиболее оптимального варианта реализации формирователя была осуществлена разработка по обоим вышеуказанным методам. В результате работы по классическому варианту на основе заданных выходных последовательностей были получены пять карт Карно - по одной для каждого выхода - они приведены на рис. 2.5.1. По этим картам были составлены логические выражения для каждого из выходных сигналов:

Далее по этому методу полученные выражения переводятся в нужный базис и строятся схемы на основе логических элементов выбранного базиса. Эти действия мы приводить не будем, так как в качестве рабочего варианта выбран не данный метод, а метод построения на базе мультиплексоров. Его основное достоинство - простота разработки и реализации схемы, а следовательно меньше вероятность допущения ошибки на каком-либо этапе проектирования. В основе метода лежит идея мультиплексора - цифрового коммутатора каналов, который коммутирует на выход один из информационных входов в соответствии и с сигналами на адресных входах. Суть метода заключается в том, что на адресные входы мультиплексора подаются опорные сигналы, поступающие со счетчика, а на информационные - сигналы логического нуля или логической единицы в зависимости от того, какому такту соответствует текущая комбинация адресных сигналов. Для выяснения того, на какие входы надо подавать «0», а на какие - «1», следует составить таблицу истинности, состоящую из логических состояний выходов счетчика и соответствующих им нулей или единиц заданных выходных сигналов (Таблица 2.5.1).

Таблица 2.5.1. может быть непосредственно взята за основу при реализации формирователя на базе 32-канального мультиплексора. При этом схема формирователя будет состоять из пяти мультиплексоров - по одному на каждый выход. Но 32-канальных мультиплексоров в серии К564 нет, а есть восьмиканальные. 32-канальный мультиплексор можно получить путем каскадирования четырех 8-канальных. Однако предпочтительней использовать метод остаточной переменной, который позволяет не прибегать к такому увеличению числа элементов. При использовании этого метода на каждый выход потребуется уже не четыре, а всего два 8-канальных мультиплексора.