Пошук по сайту


11. Інтерфейсні мікросхеми - 1. Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем

1. Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем

Сторінка3/4
1   2   3   4

11. Інтерфейсні мікросхеми.

Основне призначення – організація між блокових з’єднань та інтерфейсів цифрових мікросхем. Кожний блок цифрової мікросхеми зв’язаний з іншою шиною. Шини, що передають по своїх лініях двійкову інформацію у вигляді слів бувають одно направленими та двонаправленими. Однонапрямлені шини забезпечують передавання цифрових сигналів лише в одному напрямі від джерела до приймача. (адресні шини, шини керування).

Двонапрямлені шини – це шини даних з допомогою яких сигнали передаються в обох напрямах.

Інтерфейсні мікросхеми утворюють групу так званих шинних або магістральних приймачів-передавачів. Основне призначення ШПП полягає у підсиленні електричних сигналів, що передаються по двонапрямлених лініях зв’язку, а також для узгодження рівнів цих сигналів, реалізація функцій часової і логічної буферизації даних.

Найпростіші серед інтерфейс них мікросхем є шинні формувачі (драйвери). Шинні формувачі орієнтовані головним чином для ретро...ляцій сигналів та електронного узгодження однонапрямлених шин.



Логічний стан лінії шини у будь-який момент часу визначається рівнем сигналу, який у вигляді електричного струму проходить з одного блоку в інший. Надлишковий струм, що при цьому виникає необхідно обмежувати. Така процедура називається букерування. Букерування служить для підтримання параметрів сигналу у нормативних (нормованих) межах. Для букерування шин застосовують інтерфейсні мікросхеми, що побудовані на логічних елементах з відкритим колектором або на тристанових драйверах. Ці логічні елементи крім того дозволяють реалізувати на кожній лінії шини монтажну логіку. Залежно від числа блоків, що підєднані до шини і навантаження на них, шини поділяються на магістральні і локальні.

На рисунку показано блок схема мікропроцесора і спряження його з ПЗП і системною шиною.

Буферування ПЗП з системною шиною даних здійснюється тільки з допомогою однонапрямлених драйверів – ШФ, бо по шині даних ПЗП відбувається тільки зчитування інформації. Адресні шини як і шини даних також підлягають буферуванню.



Ми маємо двонапрямлений ШПП. Для сигналу ЕОА активним є високий рівень, адля сигналу ЕОВ – логічний 0. Якщо ЕОА=1 і ЕОВ=1, то передача йде від DBi до DAі.

ШПП бувають двох розрядні або 4-ох розрядні. Збільшення розрядності шини досягається паралельною роботою декількох таких пристроїв.

12. Узгоджувачі рівнів сигналів логічних елементів.

При проектуванні цифрових пристроїв часто доводиться використо­вувати мікросхеми різних серій, які відрізняються, як ми бачимо, за різними ознаками. Сумісне застосування /спряження/ різноманітних мі­кросхем викликає значні схемотехнічні труднощі. На практиці найчас­тіше доводиться узгоджувати мікросхеми Ж різних типів /технологій/ і між собою, і з такими навантаженнями, як цифрові індикатори, дисп­леї, лампи розжарювання тощо. Отже, узгодження ЛЕ з такими елемента­ми у загальному випадку можуть бути: логічними - для формування ке­руючих кодів; за струмом, залежно від сили і напряму на вході та виході, і за напругою - для узгодження вхідних та вихідних рівнів. Очевидно, що залежно від типу навантаження може виникати необхід­ність у поєднанні різних типів узгодження.

Спряження типів мікросхем пов‘язане в першу чергу з необхід­ністю узгодження вхідних та вихідних рівнів напруг та струмів сиг­налів. Якщо, скажімо, одним вузлам схеми за вимогою щодо швидкодії відповідають мікросхеми ЕЗЛ, то для інших є неприпустимою досить значна потужність, яку споживають ЛЕ ЕЗЛ, і тому для цих ЛЕ необ­хідні ЛЕ малопотужних серій. Крім електричного також необхідно за­безпечити й часове спряження різнотипних ЛЕ.

Основним елементом узагальненої схеми спряження різнотипних Мікросхем ЛЕ в узгоджувач /перетворювач/ рівнів, вхідні та вихідні каскади якого забезпечують узгодження виходу одного ЛЕ з входом Іншого ЛЕ. Відмінною особливістю мікросхем узгоджувачів рівнів /їх ще називають трансляторами/ е те, що рівні їх вхідних та вихід­них сигналів завжди різні, в той час як рівні вхідних та вихідних сигналів ЛЕ майже завжди збігаються. Тому для повного узгодження рівнів обох ЛЕ, між якими знаходиться узгоджувач, необхідно, щоб вхідний каскад узгоджувача був виконаний аналогічно схемі вихідного каскаду попереднього ЛЕ, а вихідний каскад - за схемою вхідного каскаду наступного ЛЕ. Цю умову можна виконати, якщо для живлення схе­ми узгоджувача використовувати напруги живлення спряжуваних ЛЕ.

Різновид можливих варіантів спряження ЛЕ визначається різнома­нітністю самих ЛЕ. На практиці особливий інтерес викликають узгоджувачі рівнів типу ТТЛ КМОН, які розглянемо. Ефективність спряжен­ня різнотипних мікросхем ЛЕ значною мірою залежить від схемотехніч­них властивостей входів та виходів цих ЛЕ.

Особливість входу ЛЕ ТТЛ /див. підрозд.3.2, п.З.З.І/ полягає у тому, що при <= 0,4 В /лог.О/ з цього входу витікає струм по­рядку І мА, а при =2,4 В /лог.І/ вхідний струм, який тепер змінює Напрям - він втікає у вхідне коло , дорівнює ~ І...О,І мкА. Типові значення вхідного порогу Un у більшості ЛЕ ТТЛ складають ≈ 1,3 В і мають розкид 0,8...2,0 В.

Якщо вихід ЛЕ ТТЛ, що має n-p-n транзистори, ввімкнений на - Е /"земля"/, тобто /лог.О/, то при незначному спадів напруги /~ О,І...0,2 В/, на "землю” потече значний струм / ~ 16 мА. При /лог.І/ ≈ 3,5 В вихід ЛЕ, який утворений емітерним повторювачем, може бути джерелом струму 1...10мА.

У ЛЕ КМОН /див. п.3.3.4/ вхідний струм практично відсутній при зміні від 0 до 15 В /струм витоку < ІО-5 мкА/. Для сиг­налів, які можуть перевищувати діапазон напруги живлення, вхід мік­росхем КМОН забезпечений діодами за схемою, яка зображена на

р

ис. 3.32. Струм через ці діоди на­віть протягом короткого часу не по­винен перевищувати 10 мА. Крім то­го, діоди захищають затвори КМОН-транзисторів від статичної елект­рики.

Вихідне коло ЛЕ КМОН - це па­ра транзисторів, кожний з яких у відкритому стані поводить себе як резистор з опором у кілька сотень ом, що під‘єднаний до +Е або до -Е. Вихідний струм через ці транзистори обмежується на рівні кількох міліампер..

Узгодження ТТЛ → КМОН при однаковій напрузі живлення +5 В здійснюється безпосереднім під‘єднанням виходу ЛЕ ТТЛ до входу ЛЕ КМОН. Оскільки на вході Ж КМОН струм мізерно малий, узгодження за струмом забезпечується автоматично. Якщо потрібно збільшити швидко­дію, можна використати більш потужне джерело вихідного струму. Од­нак узгодження за напругою вимагає додаткових заходів, які виклика­ні тим, що мінімальний рівень ТТЛ /=2,4 В/ нижчий за міні­мально припустимий рівень _ КМОН /=3,5 В/ /див. рис. 3.7/. Тому для підвищення запасу завадостійкості за виходом Ж ТТЛ між йо­го виходом і + Е слід увімкнути узгоджувальний резистор 2...5 кОм залежно від серії ТТЛ.

Якщо джерела живлення обох ЛЕ різні, причому Еттлкмон, що часто зустрічається на практиці, то при застосуванні ЛЕ ТТЛ з від­критим колектором, припустиме значення узгоджувального резистора ви­значається за формулами /3.7/ і /3.8/.

Для узгодження типу ТТЛ → КМОН при напрузі живлення останньо­го Екмон≈10 В застосовують мікросхеми узгоджувачів рівнів К564ПУ6, К564ПУ7 і К564ПУ8, які містять у своєму складі по шість еле­ментів. Відрізняються вони між собою лише тим, що елементи К564ПУ7 мають інверсні виходи.

На рис. 3.33 зображено схе­му узгоджувача рівнів типу ТТЛ → КМОН. Відмінною особливіс­тю мікросхеми К564ПУ6 є наявність окремих для кожного каналу узгод­ження сигналів дозволу, з допомо­гою яких відповідний вихід еле­мента схеми може перейти у Z -стан.

Узгодження КМОН → ТТЛ, тобто коли джерелом сигнале є вихід Ж КМОН, а навантаженням - вхід ЛЕ ТТЛ, має певні особливості. Узгод­ження за напругою забезпечується автоматично внаслідок того, що при Еттлкмон для лог.І ЛЕ ТТЛ і для лог.О у ЛЕ КМОН ТТЛ. Значення струму при лог. ТТЛ /який тече у схему/ дорівнює приблизно 0,1 мА, і якщо число n входів ЛЕ ТТЛ, що навантажують ЛЕ КМОН, не переви­щує КОБ = 5...10, узгодження за струмом при лог.І за­безпечується без додаткового збільшення навантажувальної здатності ЛЕ КМОН, Однак узгодження за струмом при лог.”0” забезпечити автоматич­но не вдається через те, що струм ТТЛ майже дорівнює струму ЛЕ КМОН.

13. Захист цифрових елементів від завад та шумів.





резонанс напруг

- резонанс струмів

Актуальність цієї проблеми зумовлена насамперед підвищенням швидкодії сучасних мікросхем при зниженні амплітуд робочих сигналів. З огляду на те, що цифрові елементи можуть бути як і джерелами так і приймачами завад і шумів проблему захисту можна розділити на дві групи: 1) захист від внутрішніх завад і шумів, що мають місце при передаванні цифрових сигналів по шинах: 2) захист від зовнішніх завад і шумів, що мають місце при передаванні цифрових сигналів по лініях зв’язку між окремими вузлами-платами і на великі відстані між системами. Основними джерелами виникнення завад і шумів є кола живлення і заземлення, а також вихідні і вхідні кола сигналу.

Внутрішній шум (крім теплового) можна зменшити шляхом правильного розміщення елементів на платі, фільтрації або екранування. Механізм передавання по внутрішніх колах небажаних сигналів може бути електростатичний (внаслідок ємнісного зв’язку між провідниками), магнітний (що утворений із замкнутих контурів схеми) і електромагнітний (через електромагнітні хвилі, що утворені провідниками як антенами).



Можливість виникнення зовнішніх завад і шумів зростає при передачі цифрових сигналів на відстань. У цих випадках інтенсивність завад визначається як амплітудою цифрового сигналу і ємністю навантаження, так і типом ліній зв’язку.
Вищі завадостійкість і швидкодію передачу сигналів на значну відстань можна досягнути при застосуванні симетричної лінії зв’язку, якою є звита пара проводів однакових розмірів і електричних параметрів.

14. Методи мінімізації логічних функцій.

Карта Карно містить m клітинок, число яких рівне m=n2. В кожній клітинці записується один з m мін термів. Для логічної функції, яка задана в УДНФ у клітинках записується цифра 1 у місці відповідного мінтерма. В інших клітинках карти ставимо 0. Значення функції, що дорівнює нулю в карті як привило не відображається.
Будується карта Карно, щоб сусідні клітинки відрізнялися значеннями тільки однієї зміної. Сусідніми вважаються ті клітинки які дотикаються своїми сторонами, а також клітинки, що розташовані по краях карти (у верхньому та нижньому рядках та лівому і правому стовпцях)
Об’єднання парної кількості сусідніх клітинок називається покриттям, а при мінімізації ми об’єднуємо сусідні клітинки в яких стоїть 1.
1. Розміщуємо конституанти 1 в клітинки карти, що відповідають мін термам даної функції, якщо вона зоображена в УДНФ.

2. Обєднання сусідніх 1 контурами по 2,4 або 8 клітинок

3. Зчитування кон’юнкцій (імплікант) що входять в них, вилучаючи з них за законом ті змінні, які…..

4. Об’єднання одержаних імплікант диз’юнкцією, яка дає МДНФ мінімального диз’юнктивно-нормальною формою запису даної функції

У таких випадках, коли в заповненій карті місця порожні переважають місця із заповненими 1, краще застосувати інверсію даної функції, тоді охоплюються контури з 0, а результат записується для інверсії одержаної МДНФ.
Метод Квайна.

Якщо в УДНФ виконати усі операції склеювання, а потім усі операції поглинання, то в результаті отримаємо МДНФ.

Етапи мінімізації за Квайном.

1. Одержання скороченої ДНФ

2. Отримання МДНФ на основі скороченої ДНФ.

Для одержання скороченої з УДНФ кожний мін терм порівнюють з усіма іншими мін термами для виявлення серед них такої пари, яка б відрізнялася лише одним елеентом.

Складають імплікантну таблицю.

З імплікантної таблиці прості імпліканти виписуються так:

Безпосередньо ті імпліканти, на перетинах яких з будь-яким мін термом є хрестик. Це базисні імпліканти, які складають ядро мулевої функції і обов’язково входять до МДНФ.

Із сукупності простих імплікант вибираються ті, які з мінімальним сумарним числом символів покривають хрестиками стовпці імплікантної таблиці. За свєю процедурою складають скорочену імплікантну таблицю.

Для зменшення числа потрібних перевірок склеювання всі елементарні кон’юнкції, що містять однакову кількість символів, грунтують за однаковою кількістю інвертуючи символів. Такий метод мінімізації називається Квайна-Мак-Клакса. Він належить до автоматизованих.

15. Форми зображення логічних функцій.

Будь яку функцію можна зобразити у різних формах: словесно, таблично, аналітично, координатно, шляхом діаграм. Словесне зображення – це логічне висловлення, під яким розуміють будь-яке твердження щодо якого можна сказати істинне воно або хибне.

Числова форма подання логічної функції .





При аналітичному зображенні задається алгебраїчний вираз, який отримують при застосуванні логічних операцій до змінних б...... алгебри. Окремі вирази функції змінних називаються термами, а самі функції де знак невизначеності.

Конституантами

Кон’юктивний терм (або конституанта одиниці мінтерм)

..тивний терм (..терм або конституанта нуля)



Рангтерма визначається кількістю змінних, які входять у даний терм. Однозначне зображення логічних функцій одержують тільки при так званих удосконалених нормальних формах, при яких мін терми або макстерми формуються з усіх аргументів логічних функцій і є одною, причому максимального р...

Якщо логічна функція складається з набору диз’юнкцій елементарних кон’юнкцій одного рангу, її називають удосконаленою диз’юнктивно нормальною формою, а якщо функція складається кон’юнкцій елементарних диз’юнкцій, то маємо удосконалену кон’юктивну форму.
1   2   3   4

Схожі:

1. Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем
До основних характеристик мікросхем за якими визначаються їх параметри належать статистична, динамічна, навантажувальна, статична...

О. С. Бібко Київський національний лінгвістичний
У даній статті здійснено спробу розглянути основні принципи організації навчального процесу в середній школі Японії, а також зміст...

До Положення про конкурс на кращу серію цифрових ресурсів Перелік тем для участі у конкурсі

Іспит. Птца. Лютий 2009 (попередня версія 2)
Місце курсу Прикладна Теорія Цифрових Автоматів у системі наук інформаційної сфери

1 вихідне положення, самоочевидний принцип. В дедуктивних наукових...
В дедуктивних наукових теоріях аксіомами називають основні вихідні положення чи твердження якоїсь теорії, що приймаються без доведень,...

Лекція №29 Тема лекції: Основні операції кожного з таких елементів...
Тема лекції: Основні операції кожного з таких елементів мікропроцесора: блоку управління, блоку обробки даних

Програма Electronіcs Workbench призначена для побудови електронних...
Моделювання й дослідження роботи операцийних вузлів різних типівз використанням програми Electronіcs Workbench

План роботи
Аналіз роботи школи в 2014/2015 навчальному році та основні завдання на 2015/2016 навчальний рік

Програмові вимоги до державного іспиту за фахом за напрямом 050102 «Комп’ютерна інженерія»
Основні типи даних C++, модифікатори (signed, unsigned, long, short), специфікатори зберігання (extern, static, register, auto)

Міністерство освіти І науки україни запорізький національний технічний університет
Прикладна теорія цифрових автоматів (птца), частина 1 комп’ютерна арифметика. Тексти лекцій для студентів усіх форм навчання спеціальностей...



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

a.lekciya.com.ua
Головна сторінка