З А Д А Н И Е
на курсовое проектирование
ТЕМА: Устройство синхронизации сигналов
Требования:
— напряжение питания 5в +- 5%
— потребляемая мощность: не более 80 мВт
— время наработки на отказ не менее 500000 час
— частота тактовых импульсов 1 мГГц.
Условияэксплуатации:
— диапазон рабочих температур от -300С до +400С;
— перегрузки до 5g;
— одиночные удары с ускорением не более 10g длительностью0.1-1 мкс;
— вибрация с частотой 10 — 500 Гц и ускорением не более 10g.
Срокэксплуатации 15 лет, наработка завремя эксплуатации до 85 тыс. часов.
Дополнительныетребования.
Предусмотретьмеры обеспечения контроля при изготовлении и эксплуатации
Содержаниепояснительной записки.
1. Анализ технического задания
2. Формализация описания конечногоавтомата (граф автомата, таблицы переходов и выходов)
3. Минимизация памяти абстрактногоавтомата
4. Выбор способа противогоночногокодирования
5. Противогоночное кодированиесостояний автомата
6. Формирование функций выходов ифункций возбуждения памяти автомата
7. Минимизация графическим методомфункций выходов и функций возбуждения памяти автомата
8. Составление логической схемыустройства
9. Выбор метода обеспеченияконтролепригодности и преобразование схемы устройства
10. Разработка принципиальной схемыустройства
11. Расчет основных параметровустройства (время переключения, потребляемая мощность, время наработки наотказ)
12. Моделирование работы устройстваили составление временной диаграммы его работы, анализ правильностифункционирования
13. Оценка степени выполнения задания
Примечание:При проектировании полагать, что очередной информационный импульс на входустройства не поступает до окончания цикла его работы и возвращения в исходноесостояние.
Плакатыи чертежи
1.Принципиальная схема устройства
Конечный автомат должен осуществлять синхронизациюинформационных импульсов, поступающих в произвольные моменты времени, сближайшим спадом тактового импульса, начинающимся после поступления фронтаинформационного импульса. Длительность формируемого синхронизированного импульсаравна периоду следования тактовых импульсов. Максимальная длительностьинформационного импульса не ограничена
/>/>
X = {00, 01, 10, 11}
Y = {0, 1} ТИ ИИ X0 X1 1 X2 1 X3 1 1
/>/>
Таблица переходов δ(q,x) q0 q1 q2 q3 q4 q5 X0 q0 q1 q3 q3 q0 q0 X1 q0 q2 q2 q4 q4 q0 X2 q1 q1 q3 q3 q5 q5 X3 q2 q2 q2 q4 q4 q5
Таблица выходов λ(q,x) q0 q1 q2 q3 q4 q5 X0 1 1 1 X1 1 X2 1 1 X3 1 1
Минимизация памяти абстрактного автомата
Таблица выходов λ(q,x) q0 q1 q2 q3 q4 q5 X0 1 1 1 X1 1 X2 1 1 X3 1 1 A0 A0 A1 A2 A3 A0
A0 = {q0, q1, q5}
A1 = {q2}
A2 = {q3}
A3 = {q4} q0 q1 q5 q2 q3 q4 X0 A0 A0 A0 A2 A2 A0 X1 A0 A1 A0 A1 A3 A3 X2 A0 A0 A0 A2 A2 A0 X3 A1 A1 A0 A1 A3 A3 B0 B1 B2 B3 B4 B5
Таким образом, невозможно минимизировать памятьабстрактного автомата.
Выборспособа противогоночного кодирования
Существуетряд способов противогоночного кодирования, которые можно разбить на две группы:
1. Методы, позволяющие устранить всесостязания. Используется “соседнее кодирование”, когда всем соседним внутреннимсостояниям приписывают соседние кодовые комбинации, отличающиеся значениемтолько 1 разряда.
В случае использования таких методовуменьшается быстродействие, но зато устраняются все состязания.
2. Методы, устраняющие толькокритические состязания (состязания при которых в дальнейшей работе автомат непереходит из ошибочных состояний в состояние, предусмотренное алгоритмомфункционирования)
Дляупрощения схемы и увеличения быстродействия устраняем только критическиесостязания.
Противогоночноекодирование осуществляется путем развязывания пар переходов.
Двепары двоичных наборов длины “l” – (α,β) и (γ,δ) называютсяразвязанными, если i-ый разряд кода принимает одно значение на паре(α,β) и другое на паре (γ,δ)
Противогоночное кодирование состояний автомата
M0 M1 M2 M3
q0, q0
q1, q1
q2, q3
q3, q3
q4, q0
q5, q0
q0, q0
q1, q2
q2, q2
q3, q4
q4, q4
q5, q0
q0, q1
q1, q1
q2, q3
q3, q3
q4, q5
q5, q5
q0, q2
q1, q2
q2, q2
q3, q4
q4, q4
q5, q5
τ1
τ2
τ3 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1
Развязываниепар переходов в массиве М01 q0 q0 q1 q1 1 1 3 q0 q0 q3 q3 1 1 2 Q0 q0 q2 q3 1 1 4 q1 q1 q2 q3 1 1 1 1 1 1
τ2 6 q1 q1 q4 q0 1 1 5 q0 q0 q2 q3 1 1 1 1 1 1
τ2 7 q1 q1 q5 q0 1 1 8 q2 q3 q4 Q0 1 1 9 q2 q3 q5 q0 1 1 10 q3 q3 q4 q0 1 1 11 q3 q3 q5 q0 1 1
Развязываниепар переходов в массиве М11 q0 q0 q1 q2 1 1 2 q0 q0 q2 q2 1 1 3 q0 q0 q3 q4 1 1 1
τ2 4 q0 q0 q4 q4 1 1
τ2 5 q1 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 6 q1 q2 q4 q4 1 1 7 q1 q2 q5 q0 1 1 8 q2 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 9 q2 q2 q4 q4 1 1 10 q2 Q2 q5 q0 1 1 11 q3 q4 q5 q0 1 1 1
τ2 12 q4 q4 q5 q0 1 1
τ2
Развязываниепар переходов в массиве М21 q0 q1 q2 Q3 1 1 1 1 1
τ2 2 q0 q1 q3 q3 1 1 1 1 1
τ2 3 q0 q1 q4 q5 1 1
τ2 1 1
τ3 4 q0 q1 q5 q5 1
τ2 1 1
τ3 5 q1 q1 q2 q3 1 1 1 1 1 1
τ2 6 q1 q1 q3 q3 1 1 1 1 1 1
τ2 9 q2 q3 q4 q5 1 1 7 q1 q1 q4 q5 1 1 8 q1 q1 q5 q5 1 1 10 q2 q3 q5 q5 1 1 11 q3 q3 q4 q5 1 1 12 q3 q3 q5 q5 1 1
Развязываниепар переходов в массиве М31 q0 q2 q3 q4 1 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 2 q0 q2 q4 q4 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 3 q0 q2 q5 q5 1 1
τ2 1 1
τ3 4 q1 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 5 q1 q2 q4 q4 1 1 6 q1 q2 q5 q5 1 1 7 q2 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1 1
τ2 1 1
τ3 8 q2 q2 q4 q4 1 1 9 q2 q2 q5 q5 1 1 10 q3 q4 q5 q5 1 1 1
τ2 11 q4 q4 q5 q5 1 1
τ2
Таблицысостояний при кодировании пошагово
Iй шаг
τ1
τ2 q0 - q1 1 q2 1 1 q3 1 1 q4 - q5 -
IIй шаг
τ1
τ2
τ3 q0 - q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 -
IIIй шаг
τ1
τ2
τ3 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1
IVй шаг
τ1
τ2
τ3 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1
Развязываниебез τ1
Развязываниепар переходов в массиве М01 q0 q0 q1 q1
τ3 1 1
τ4 3 q0 q0 q3 q3 1 1 2 q0 q0 q2 q3 1 1 6 q1 q1 q4 q0 1 1
τ3 1 1
τ4 4 q1 q1 q2 q3 1 1 5 q1 q1 q3 q3 1 1 7 q1 q1 q5 q0 1
τ3 1 1
τ4 8 q2 q3 q4 q0 1 1 1 1 1
τ3 1 1
τ4 9 q2 q3 q5 q0 1 1 10 q3 q3 q4 q0 1 1 1 1 1 1
τ3 1 1
τ4 11 q3 q3 q5 q0 1 1
Развязываниепар переходов в массиве М11 q0 q0 q1 q2 1
τ3 1 1
τ4 2 q0 q0 q2 q2 1 1 3 q0 q0 q3 q4 1 1 4 q0 q0 q4 q4 1 1 5 q1 q2 q3 q4 1 1 1 1 1
τ3 6 q1 q2 q4 q4 1 1 1 1 1
τ3 7 q1 q2 q5 q0 1 1
τ3 1 1
τ4 8 q2 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1 1
τ3 1 1
τ4 9 q2 q2 q4 q4 1 1 1 1 1 1
τ3 10 q2 q2 q5 q0 1 1 11 q3 q4 q5 q0 1 1 12 q4 q4 q5 q0 1 1
Развязываниепар переходов в массиве М21 q0 q1 q2 q3 1 1 2 q0 q1 q3 q3 1 1 3 q0 q1 q4 q5 1 1 1
τ3 4 q0 q1 q5 q5 1 1
τ3 5 q1 q1 q2 q3 1 1 6 q1 q1 q3 q3 1 1 7 q1 q1 q4 q5 1 1 1
τ3 8 q1 q1 q5 q5 1 1
τ3 9 q2 q3 q4 q5 1 1 1 1 1 1
τ3 1 1
τ4 11 q3 q3 q4 q5 1 1 1 1 1 1 1
τ3 1 1
τ4 10 q2 q3 q5 q5 1 1 12 q3 q3 q5 q5 1 1
Развязываниепар переходов в массиве М31 q0 q2 q3 q4 1 1 1 1 1
τ3 2 q0 q2 q4 q4 1 1 1 1 1
τ3 3 q0 q2 q5 q5 1 1 1
τ3 4 q1 q2 q3 q4 1 1 1 1 1
τ3 5 q1 q2 q4 q4 1 1 1 1 1
τ3 6 q1 q2 q5 q5 1 1 1
τ3 7 q2 q2 q3 q4 1 1 1 1 1 1
τ3 8 q2 q2 q4 q4 1 1 1 1 1 1
τ3 9 q2 q2 q5 q5 1 1
τ2
τ3
τ4 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1 11 q4 q4 q5 q5 1 1 10 q3 q4 q5 q5 1 1
Развязываниебез τ2
Развязываниепар переходов в массиве М01 q0 q0 q1 q1 1 1
τ4 3 q0 q0 q3 q3 1 1 2 q0 q0 q2 q3 1 1 1
τ4 4 q1 q1 q2 q3 1 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5 6 q1 q1 q4 q0 1 1 1
τ4 5 q1 q1 q3 q3 1 1 7 q1 q1 q5 q0 1 1 1
τ4 8 q2 q3 q4 q0 1 1 1 1
τ4 9 q2 q3 q5 q0 1 1 1 1
τ4 10 q3 q3 q4 q0 1 1 1 1 1
τ4 11 q3 q3 q5 q0 1 1 1 1 1
τ4
Развязываниепар переходов в массиве М11 q0 q0 q1 q2 1 1
τ4 2 q0 q0 q2 q2 1 1
τ4 3 q0 q0 q3 q4 1 1 4 q0 q0 q4 q4 1 1 5 q1 q2 q3 q4 1 1 6 q1 q2 q4 q4 1 1 7 q1 q2 q5 q0 1 1 1
τ4 8 q2 q2 q3 q4 1 1 9 q2 q2 q4 q4 1 1 10 q2 q2 q5 q0 1 1 1
τ4 11 q3 q4 q5 q0 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5 12 q4 q4 q5 q0 1 1 1
τ4 1 1
τ5
Развязываниепар переходов в массиве М21 q0 q1 q2 q3 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5 2 q0 q1 q3 q3 1 1 3 q0 q1 q4 q5 1 1 4 q0 q1 q5 q5 1 1 5 q1 q1 q2 q3 1 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5 6 q1 q1 q3 q3 1 1 7 q1 q1 q4 q5 1 1 8 q1 q1 q5 q5 1 1 9 q2 q3 q4 q5 1 1 1 1 1
τ4 10 q2 q3 q5 q5 1 1 1 1 1
τ4 11 q3 q3 q4 q5 1 1 1 1 1 1
τ4 12 q3 q3 q5 q5 1 1 1 1 1 1
τ4
Развязываниепар переходов в массиве М31 q0 q2 q3 q4 1 1 2 q0 q2 q4 q4 1 1 3 q0 q2 q5 q5 1 1 4 q1 q2 q3 q4 1 1 5 q1 q2 q4 q4 1 1 6 q1 q2 q5 q5 1 1 7 q2 q2 q3 q4 1 1 8 q2 q2 q4 q4 1 1 9 q2 q2 q5 q5 1 1 10 q3 q4 q5 q5 1 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5 11 q4 q4 q5 q5 1 1 1 1
τ4 1 1
τ5
Развязываниепереходов без τ1, τ2, τ3 не уменьшает сложность. Получаем:
τ3
τ4
τ5 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1
Вдальнейшем используем исходную таблицу:
τ1
τ2
τ3 q0 q1 1 q2 1 1 q3 1 1 1 q4 1 1 q5 1
Таблицапереходов структурного автомата: 000 100 110 111 011 001 00 000 100 111 111 000 000 01 000 110 110 011 011 000 10 100 100 111 111 001 001 11 110 110 110 011 011 001
Таблицавыходов структурного автомата: 000 100 110 111 011 001 00 1 1 1 01 1 10 1 1 11 1 1
Формированиефункций выходов и функций возбуждения памяти автомата
Таблицапереходов RS-триггераS R
/>Q 1
1
1
1
1
1
x
1
1
x
Функциявходов RS-триггера Преобразованнаяфункция входов
qисх S R
qкон
1
1
11 v 10
01
10
11 v 01
1
1
qисх S R
qкон
1
1
1 *
0 1
1 0
* 1
1
1
Функциявозбуждения памяти автомата при синтезе на RS-триггерах 000 100 110 111 011 001 00 1*1*1* *11*1* *1*101 *1*1*1 1*1010 1*1*10 01 1*1*1* *1011* *1*11* 10*1*1 1**1*1 1*1*10 10 011*1* *11*1* *1*101 *1*1*1 1*10*1 1*1**1 11 01011* *1011* *1*11* 10*1*1 1**1*1 1*1**1
Функциявыходов y = f (x1, x2, τ1, τ2, τ3)
Функциявозбуждения U = f (x1, x2, τ1, τ2, τ3) (S1, R1, S2, R2, S3, R3)
Таблицаистинности функции выходов и функции возбуждения памяти конечного автомата.
x1
x2
τ1
τ2
τ3 y
S1
R1
S2
R2
S3
R3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
*
*
*
1
1
*
1
1
1
*
*
1
1
*
*
1
1
*
*
1
1
*
1
1
*
1
1
*
*
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
*
*
1
1
1
*
1
1
*
*
1
*
*
*
1
*
1
1
1
1
*
1
1
1
*
*
1
*
*
*
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
*
*
*
1
1
1
1
1
1
*
*
1
1
*
*
1
1
*
*
1
1
*
1
1
*
*
*
*
*
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
*
*
1
1
1
1
1
1
*
*
*
*
*
1
1
1
1
1
1
*
1
1
1
*
*
*
*
*
*
1
1
1
/>
/>/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
* 1 * * 1 * 1
/>1 1
/>1
/>1 1 * * * *
/>0
* * * * * * * *
/>1 * 1 1 1 1 * 1 1 * * 1 1 * * 1 1 * * 1 * *
y =τ1τ3 vx1x2τ2v x2τ2τ3vx1x2τ2τ3 S1 = x1v τ3
/>
* 1 1 * * 1 1
/>* * 1 * * 1 * * * * * * * * *
/>/>* 1 1 * 1 1 1 1
/>/>
* * *
/>* * *
/>* *
/>1 * * * * * * 1 1 * * 1 1 * * 1
/>1
/>1 1 1 1 /> /> /> /> /> /> />
R1 = x2v τ3 S2 = τ3v x2v τ1x1/> /> /> /> /> /> />
* 1
/>1 * * 1 1 * 1 1 1 1 1 1
/>* * * * * * * * * * 1 * 1 1 * *
*
/>1 * * 1 *
/>1 * * * * * * *
/>1 * * 1 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
R2 = x2v τ2 S3 = x2v τ2v τ3
/>
* 1 * *
/>* * 1 * 1 1 1 1 1 1 1 * * 1 * * 1 * *
/>* * * * * *
/>/>/>
R3 = x1vτ1v x2τ2
Схемасинтезированного конечного автомата
/>/>
Выборметода обеспечения контролепригодности
Дляповышения контролепригодности разрабатываемого устройства можно предусмотретьряд мер:
1)Обеспечение простоты начальной установки элементов памяти.
Всхеме должна обеспечиваться возможность установки всех элементов в начальноесостояние. Таким образом, в схеме должна присутствовать функция сброса (Reset)
2)Улучшения характеристик управляемости и наблюдаемости можно достичь за счетобеспечения доступа к ключевым точкам схемы.
Этодостигается использованием элементов с тремя состояниями.
3)Наличие цепей обратной связи существенно усложняет процедуру генерации теста имоделирования неисправностей, поэтому нужно обеспечить возможность разрывацепей обратной связи.
Преобразование схемы устройства для обеспеченияконтролепригодности.
/>
Составление временной диаграммы работыустройства, анализ правильности функционирования
Представимв оболочке OrCAD системылогических уравнений, полученных в результате минимизации.
/>Полученная врезультате схема представлена на рисунке:
Схема автомата воболочке OrCAD,
Временныедиаграммы работы этой схемы приведены на следующем рисунке.(Низкий уровень –логический 0, высокий – логическая единица):
/>
Временныедиаграммы
Повременным диаграммам видно, что смоделированная логическая схема функционируетправильно.
Разработкапринципиальной схемы устройства
Основные параметры типовых ИС
Техно
логия Тип Серия Параметр
Рпот, мВт
tр. тип, нс
tр. макас, нс
Эпот., пДж
Б
и
п
о
л
я
р
н
ы
е
ТТЛ (Si)
быстродействующие
130
К131
22
22
6
6
10
10
132
132
ТТЛ (Si)
Стандартные
К133
КМ133
К155
КМ155
10
10
10
10
10
10
10
10
22
22
22
22
100
100
100
100
ТТЛ (Si)
Маломощные 134 1 33 100 33
ТТЛШ (Si)
быстродействующие
530
КР531
КМ531
19
19
19
3
3
3
5
5
5
57
57
57
ТТЛШ (Si)
маломощные
533
К555
КМ555
2
2
2
9,5
9,5
9,5
20
20
20
19
19
19
ТТЛШ (Si)
быстродействующие
усовершенствованные
1531
КР1531
4
4
3
2
6
3,9
12
8
ТТЛШ (Si)
маломощные
усовершенствованные КР1533 1 4 11 4 ЭСЛ (Si)
100
К500
К1500
25
25
40
2
2
0,75
2,9
2,9
0,75
50
50
30
Уни
по
ляр
ные КМОП (Si)
К561
564
1564
КР1554 0,0025 на 1 МГц
45
45
10
3,5
200
200
45
17
0,1
0,1
0,025
0,008 НОПТШ (GaAs) К6500 3..6 0,1 0,42 0,3..0,6
Примечания.
Рпот.-средняя потребляемая мощность.
tр. тип, tр. макас. — время задержкираспространения сигнала типовое, максимальное.
Эпот.-потребление энергии на один бит информации (энергия переключения).
Допустимые параметры проектируемойсхемы при реализации на ИС различных серийСерия ИС Параметр Глубина схемы Сложность схемы 130, К131 100 3 К134 10 80 К133, КМ133 45 8 К155, КМ155 45 8 К555, КМ555 20 40 533 20 40 530 200 4 КР531, КМ531 200 4 КР1533 90 80 1531 166 20 КР1531 256 20 100, К500 344 3 К1500 1333 2 К561 5 32000 564, 1564 5 32000 КР1554 58 32000 К6500 2380 20
Анализ таблицы показывает, что из рассмотренных серийИМ для реализации синтезируемого автомата могут быть использованы все серии,кроме 130, К131, 530, КР531, КМ531, 100, К500, К1500.
Выберем серии КР1531, 1531. Анализ полученных в процессе синтеза логическихуравнений, а также допустимых параметров проектируемого устройства показывает,что использование ИС серии КР1531 является предпочтительным, посколькуобеспечивает меньшую потребляемую мощность при выполнении требований побыстродействию устройства. Кроме того, данная серия ИС обладает практическивсей номенклатурой логических элементов, необходимой для реализации полученныхв процессе синтеза логических уравнений. Для большего упрощения схемы применимтакже микросхемы серии К555, так как они также построены на ТТЛ.
Проверим возможностьуказанных серий ИС по условиям эксплуатации. Основные технические данныевыбранных серий ИС, характеризующие их устойчивость к воздействию внешнихфакторов, приведены в таблице:
Допустимые значения внешних воздействующих факторовНаименование Значение
КР1531
К555, К155
Синусоидальная вибрация:
диапазон, частот, Гц
амплитуда ускорения, м/с2
От 1 до 2000
200
От 1 до 5000
400
Механический удар одиночного действия:
пиковое ударное ускорение, м/с2
длительность действия ударного ускорения, мс
1500
0,1-0,2
15000
0,1-0,2
Механический удар многократного действия:
пиковое ударное ускорение, м/с2
длительность действия ударного ускорения, мс
1500
1-5
1500
1-5
Линейное ускорение, м/с2 5000 5000
Пониженная температура среды, 0С:
рабочая
Предельная
-10
-60 -60
Повышенная температура среды, 0С:
рабочая
Предельная
70
85 125
Изменения температуры среды, 0С от -65 до 85 от -60 до 125
Сравнения приведенныххарактеристик с заданным в техническом задании условиями эксплуатациипроектируемого устройства показывает, что любая из рассмотренных серий ИС можетбыть использована для его реализации.
Проверимвозможность использования выбранных серий ИС по сроку эксплуатации.Характеристики надежности ИС приведены в таблице:
Характеристикинадежности и сохраняемости ИССерия ИС Наработки на отказ, час Срок сохраняемости, лет
КР1531 50000 15
К555, К155 80000 15
Изприведенных характеристик видно, что по сроку сохраняемости ИС выбранных сериймогут быть использованы для реализации проектируемого устройства.
Дляреализации проектируемого устройства выберем следующие ИС:
К1531ЛР9 K555ЛИ/> /> /> /> /> /> /> /> />
К1531ЛН1 К555ЛЛ1/> /> /> /> /> /> /> /> />
К155ТР2
/>
Поматериалу изготовления (пластик), габаритам и количеству выводов (ножек -14)эти ИС абсолютно идентичны.
/>
Питание подается на 14-ый вывод (14-ю ножку), а земляили логический ноль – на 7-ой вывод (ножку). Соединяем все незадействованныевходы задействованных элементов параллельно с одним из задействованным входом,а все незадействованные входы незадействованных элементов – с землей(логическим нулём).
Чтобы исключить низкочастотные помехи, на печатныхплатах вблизи разъема устанавливают развязывающие конденсаторы. Для ТТЛ ИС ихемкость обычно выбирается из расчета не менее 0.1 мкФ на одну ИС.
Для исключения ВЧ помех, развязывающие конденсаторырекомендуется размещать по площади печатной платы из расчета один конденсаторна группу не более чем из 10 ИС. Для ТТЛ ИС их емкость обычно выбирается израсчета не мене 0.002 мкФ на одну ИС.
Выберем для установки на плате два конденсатора типаКМ-6-Н90-1.0мкФ и один конденсатор типа КМ-6-Н50-0.1мкФ
КонденсаторыКМ6
/>
Поскольку суммарное количество входных, выходных шин ишин питания разрабатываемого устройства равно 5, выберем для установки на платеразъем типа ГРПМ-5Ш КЕО.364.194.ТУ
Расчет основных параметров устройства
Для оценки быстродействия необходимо определить путираспространения сигналов от входа к выходу максимальной глубины. Анализ схемыпоказывает, что такой путь:
И -> ИЛИ -> Т -> И -> И-> ИЛИ => 3И– 2ИЛИ – Т
Максимальное время переключения схемы прираспространении сигнала по рассмотренному варианту пути составляет:
3*11+2*11+17=72 нс
Таким образом, максимальное время переключениясинтезированной схемы не превышает 72 нс.
Потребляемая схемой мощность определяется исходя ихарактеристик ИС и вариантов их коммутации. Мощность составляет при этом:
4+8+2*4+2+4=26 мА
Интенсивность отказов устройства, содержащегоразнотипные элементы, определяется следующим соотношением:
/>
Среднее время наработки на отказ устройства составляет:
Tср = 1/λ№ Тип элемента Число элементов Q λ Q*λ 1
К1531ЛР9
К1531ЛН1
К1531ТВ10
К555ЛИ
К555ЛЛ1
1
1
2
2
1
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.017*10-6
0.034*10-6
0.034*10-6
0.017*10-6 2 Паяные соединения 170
10-9
0.17*10-6 3 Конденсаторы 3
0.004*10-6
0.012*10-6 4 Вилка разъема 1
0.011*10-6
0.011*10-6 Суммарная интенсивность отказов
0.25*10-6
Переченькомплектующих элементов устройства и значений интенсивности их отказов:
Времянаработки на отказ разработанного устройства при этом составит:
Тотк=106/0.25=3846153час
Оценкастепени выполнения задания
№ Параметр Требование ТЗ Полученное значение Оценка степени выполнения 1 Время переключения Не более 72 нс 3846153 час Выполнено 4 Срок эксплуатации 15 лет ≥15 лет Выполнено
ЛитератураПроектирование цифровых устройств. СПб, БГТУ 2000 Интегральные микросхемы, справочник. М., Энергоатомиздат 1985 Справочник по электрическим конденсаторам. М., Радио и связь 1983 www.sitednl.narod.ru/1.zip
— база сотовых по Петербургу