Приоритетные шифраторы

Таблица 4.2.5

 

 

Рассмотрение  выделенных зон табл.4.2.5 позволяет  сформулировать принципы каскадирования шифратора 16х4:

для выполнения требуемых условий включения шифраторов 4х2 необходимо соединить:

выход EO-3 шифратора PRCD-3 с входом EI-2 шифратора PRCD-2;

выход EO-2 шифратора PRCD-2 с входом EI-1 шифратора PECD-1;

выход EO-1 шифратора PRCD-1 с входом EI-0 шифратора PRCD-0.

для включения шифратора 16х4 следует подать сигнал EO-3 = 1;

для формирования младших разрядов кода Y1Y0 шифратора 16х4 можно использовать два 4-входовых логических элемента сложения, подавая на вход первого элемента выходные сигналы Y-0 шифраторов 4х2, а на вход второго элемента – выходные сигналы Y-1. Это обусловлено тем, что младшие разряды кода Y1Y0 шифратора 16х4 формируются сигналами включенных шифраторов 4х2 (столбцы Y1,Y0 табл. 4.2.5);

для формирования старших разрядов кода Y3Y2 можно использовать дополнительный (пятый) шифратор 4х2 PRCD, подавая на его входы Х3,Х2,Х1,Х0 выходные сигналы GS-3,GS-2,GS-1,GS-0. В этом случае при GS-3 = 1, когда включен только шифратор PRCD-3, на входы дополнительного шифратора поступает унитарный код 1000. На его выходе формируются сигналы Y3=1,Y2=1.  При GS-2 = 1 на выходе дополнительного шифратора формируются сигналы Y3=1,Y2=0; при GS-1=1 – сигналы Y3=0, Y2=1 и при GS-0=1 – сигналы Y3=0, Y2=0.

 

Схема приоритетного  шифратора 16х4, построенная по изложенным принципам, приведена на рис. 4.2.7. Приведем краткое описание принципа работы схемы. Для активизации шифратора 16х4 на входы E шифратора PRCD-3  и дополнительного шифратора PRCD поданы единичные сигналы.

 

Если  один из входных сигналов Х15,X14,X13,X12 шифратора PRCD-3 равен 1, то выходной сигнал разрешения EO-3=0 и шифратор PRCD-2 выключен сигналом EI-2=0, поэтому шифраторы PRCD-1 и PRCD-0 будут также выключены. На выводы 0, 1, 2 обоих логических элементов ИЛИ поступают нулевые сигналы. Следовательно, выходные сигналы Y1, Y0 этих элементов определяются сигналами на входах 3, поступающими с выходов шифратора PRCD-3. Например, при Х14=1, что соответствует двоичному коду 1110, сигналы Y1=1, Y0=0. Выходной сигнал GS-3=1, другие сигналы GS-2 = GS-1 = GS-0 = 0, поэтому на вход дополнительного шифратора поступает унитарный код 1110 и на его выходах формируются сигналы Y3 = 1, Y2 = 1, а также сигнал GS = 1. Следовательно, при подаче вход дешифратора 16х4 сигнала Х14=1 на его выходе формируется двоичный код 1110, соответствующий десятичному числу 14.

Если  все входные сигналы Х15,Х14,Х13,Х12 шифратора PRCD-3 равны 0, то выходной сигнал разрешения EO-3 = 1 и шифратор PRCD-2 включен  сигналом EI-2 = 1. В этом случае при  равенстве 1 одного их входных сигналов Х11,Х10,Х9,Х8 на выходе шифратора 16х4  может быть получен один из кодов 1011, 1010, 1001 или 1000.

Шифратор PRCD-0, формирующий двоичные коды 0011,0010,0001 и 0000, может быть включен только в том случае, когда все входные сигналы Х15,Х14,…, Х5,Х4 равны 0.

 

 

 

 

 

В том  случае, когда при каскадировании используется меньшее количество шифраторов 4х2, можно обойтись без дополнительного  шифратора. На рис. 4.2.8 приведен вариант схемы шифратора 8х3, построенного на двух шифраторах 4х2. При каскадировании для формирования младших разрядов Y1,Y0 выходного кода также используются логические элементы ИЛИ, а в качестве старшего разряда Y2 выходного кода – выходной сигнал GS-1 шифратора PRCD-1. Групповой сигнал GS получается в результате логического суммирования сигналов GS-0 и GS-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Технические  требования 

 

 

1.      Назначение

 Устранение  дребезга контактов, возникающего при замыкании механических контактов, который может привести к неправильной работе схемы.

 

2. Условия работы

В условиях эксплуатации отстутствует вибрация и  радиация.

Работоспособность должна сохраняться при следующих  условиях:

Температура: t=20 С ±10%

Влажность: 70%

Давление: 1 Па

 

3. Основные параметры

На вход блока формирователя  поступает  последовательность импульсов, а так  же сигнал режима работы  блока (сложение или умножение).

На выходе получается 2 сигнала .

 

4. Технологические требования

Печатная  плата изготовлена в условиях серийного производства по типовому технологическому процессу.

 

5. Конструктивные требования

Конструктивное  изделие должно быть выполнено на одной печатной плате, имеющей  габариты согласно ГОСТу.

 

6. Требования по быстродействию

Частота срабатывания схемы не более 209 Мгц.

 

7. Потребляемая мощность

Мощность  потребления схемой не должна превышать 1558 мВт,

ток потребления 328 мА.

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Выбор и обоснование схемы  электрической функциональной

 

Каскадирование  приоритетных шифраторов. Рассмотрим принципы каскадирования на частном  примере. Построим приоритетный шифратор 16х4 на основе шифраторов 4х2. Воспользуемся  таблицей истинности приоритетного  шифратора 16х4 (табл. 4.2.5). Наивысшим  приоритетом обладает вход Х15.

В табл. 4.2.5 толстыми линиями выделены 4 зоны:

1-я зона  соответствует выходным кодам  со старшими разрядами Y3=0, Y2=0. В этой зоне должен быть  включен шифратор 4х2 (PRCD-0), обслуживающий  входы Х3,Х2,Х1,Х0 младших разрядов  унитарного кода шифратора 16х4. Шифратор PRCD-0 может быть включен  только в том случае, если входные  сигналы Х15,Х14,…, Х5,Х4 шифраторов PRCD-3, PRCD-2, PRCD–1  нулю;

2-я зона  соответствует выходным кодам  со старшими разрядами Y3=0,

Y2=1. В  этой зоне должен быть включен  шифратор 4х2 (PRCD-1), обслуживающий входы  Х7,Х6,Х5,Х4 шифратора 16х4. Шифратор PRCD-1 может быть включен только  в том случае, если входные  сигналы Х15,Х14,…, Х9, Х8 шифраторов   PRCD-3, PRCD-2 равны нулю. Шифратор PRCD-0 должен  быть выключен; 

3-я зона  соответствует выходным кодам  со старшими разрядами Y3=1, Y2=0. В этой зоне должен быть  включен шифратор 4х2 (PRCD-2), обслуживающий  входы Х11,Х10,Х9,Х8 шифратора 16х4. Шифратор PRCD-2 может быть включен  только в том случае, если входные  сигналы Х15,Х14,Х13,Х12 шифратора PRCD-3 равны нулю. Шифраторы PRCD-0,PRCD-1 должны  быть выключены;

4-я зона  соответствует выходным кодам  со старшими разрядами Y3=1,Y2=1. В  этой зоне должен быть включен  шифратор 4х2 (PRCD-3), обслуживающий входы  Х15,Х14,Х13,Х12 шифратора 16х4. Остальные  3 шифратора должны быть выключены.

 

3. Выбор и обоснование  схемы электрической принципиальной

 

3.1 Выбор  комплектующих

 

Выбор микросхем  и элементов проводим согласно схеме  электрической принципиальной, данные вводим в таблицу.

 

 

              Таблица № 1- Выбор элементов схемы.

Элемент	Количество элементов	ИМСх	Количество     ИМСх
2ИЛИ-НЕ	2	К155ЛЕ1	2
НЕ	2	К155ЛН2	2
2И	3	К155ЛИ1	3
3И-НЕ	2	К155ЛА4	2
2ИЛИ	5	К155ЛЛ1	5

 

        Для обеспечения помехоустойчивости в схему должны быть введены сглаживающие фильтры на основе конденсатора.

        Низкочастотные помехи проникающие  в схему по цепи питания  должны блокироваться с помощью  конденсаторов, емкость которых  не менее 1мкФ, из расчета  1 конденсатора К-53-28 на 5-10 микросхем.

        Для устранения высокочастотных  помех развязывающиеся емкости  должны быть распределены по  всей поверхности печатной платы  равномерно относительно микросхем,  из расчета 1 конденсатора К50-9 на группу не более чем 10 микросхем, емкостью на 1 микросхему 0,002-0,001мкФ.

 

        В этих же целях в используемых  микросхемах не должно быть  свободных контактов. Поэтому  на свободные выводы микросхем  подается напряжение +5В через  сопротивление 1 кОм. К одному  сопротивлению можно подключить  не более 20 свободных выводов.

 

        Из справочника берем условные  графические обозначения и тех.  данные микросхем и пишем их  на отдельных листах, которые  приведены ниже.

        На основании выбора комплектующих  – ИМСх и конденсаторов строим  схему электрическую принципиальную, которая приведена в Приложении 2.

 

3.2 Элементы схемы

 

 

        На основании схемы электрической  функциональной выбраны элементы  схемы.

        Для их пояснения в данном  разделе приводятся краткие справочные  сведения об элементах серии  К155 используемых для построения  схемы формирователя импульсов.

                Один вид элемента отличается  от другого количеством входов  в элемент и в зависимости   от этого различные типы микросхем.

Условные  обозначения микросхем 2ИЛИ-НЕ, НЕ, 2И, 3И-НЕ, 2ИЛИ приведены на рис.1, рис.2, рис.3, рис.4, рис.5.

 

5 элементов 2 ИЛИ – НЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

 

 

 

Корпус  – прямоугольный, пластмассовый 201.14-1

Uпит. 5В±5%

t0,1=22 н/с

t1,0=15 н/с

      – 7  

+5 – вывод  14

Рпот.=135 мВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 элементов НЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2

 

 

 

 

Корпус  – прямоугольный, пластмассовый 201.14-1

Uпит.5В±5%

t0,1=15 н/с

t1,0=55 н/с

Рпот.= -

 – 7

+5 – вывод  14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 элементов 2И

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3

 

 

Корпус  – прямоугольный, пластмассовый 201.14-1

Uпит.5В±5%

t0,1=19 н/с

t1,0=27 н/с

Рпот.=105 мВт

              – 7

+5 – вывод  14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 элементов 3И – НЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4

 

 

Корпус  – прямоугольный, пластмассовый 201.14-1

Uпит.5В±5%

t0,1=15 н/с

t1,0=22 н/с

Рпот.=90 мВт

 – 7

+5 – вывод  14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5

 

 

 

Корпус  – прямоугольный, пластмассовый 201.14-1

Uпит.5В±5%

t0,1=15 н/с

t1,0=22 н/с

Рпот.=165 мВт

 – 7

+5 – вывод  14

 

3.3 Описание конструкции  ТЭЗа.

 

        ТЭЗ (типовой элемент замены) – коструктивно законченный элемент машины, служащий  для электрического объединения ИС и радиокомпонентов, самостоятельный по технологии изготовления и взаимоизменяемый без подгонки и дополнительной настройки с однотипным ТЭЗ машины. Конструктивная законченность и идентичность технологии изготовления вне зависимости от функционального состава и назначения того или иного типа ТЭЗа одной машины предопределяют общие для этих ТЭЗов конструктивные особенности и общие правила их конструиования.

К ТЭЗ  стационарных ЭВМ относят ячейку и модуль- элементы первого уровня конструктивной иерархии. Рассмотрим общие правила их конструирования.

        Ячейка. Основа ячейки- прямоугольная печатная плата (с одно- или двусторонним печатным монтажом или многослойная), на поле которой (с одной или двух сторон) крепят все необходимые детали- микросхемы, разъемы, ручку, фиксаторы, ключ, контрольные гнезда и др. Поле печатной платы можно разделить на два участка: основной- для монтажа микросхем, вспомогательный- для монтажа остальных конструктивных элементов. Вспомогательный участок, располагающийся по краям вдоль контура платы, в свою очередь делят на подучастки. Основной участок условно делят на зоны, в каждой из которых находится посадочное место под одну микросхему.  Координаты зоны задают числами и буквами русского или латинского алфавита. Таким образом, положение каждой микросхемы на плате строго закоординировано. Числа  и буквы координат зон, как правил, вытравливают на плате вместе с рисунком печатного монтажа и наносят краской. Размеры зоны определяются шагом расположения микросхем по обеим координатам. Таким образом, максимальное число микросхем, монтируемых на плату ячейки, может быть определено по формуле: