Разработка лабораторного макета для исследования мультиплексоров
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
акета будет иметь вид, показанный на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 - Функциональная схема лабораторного макета
2.2 Выбор элементной базы макета
В настоящее время наиболее широко применяются микросхемы ТТЛ-типа, так как их параметры соответствуют требованиям разнообразной электронной аппаратуры. ТТЛ ИМС обладают сравнительно высоким быстродействием при относительно большой потребляемой мощности, высокой помехоустойчивостью и большой нагрузочной способностью.
Промышленность выпускает несколько разновидностей ТТЛ ИМС, в том числе ИМС с диодами Шоттки (ТТЛШ) повышенного быстродействия (но большей мощности потребления) и маломощные (но с меньшим быстродействием).
Микросхемы ЭСЛ-типа являются наиболее быстродействующими. Это обусловлено, в частности, тем, что транзисторы элемента работают в активном режиме, чем исключается время выхода из насыщения; перезаряд нагружающих выход емкостей происходит достаточно быстро через малое выходное сопротивление эмиттерных повторителей.
Наряду с высоким быстродействием и большой нагрузочной способностью ЭСЛ-элемент отличается меньшей, чем ТТЛ-элемент, помехоустойчивостью (ввиду того, что для его переключения достаточен небольшой перепад входного напряжения), а также относительно большим потреблением мощности (за счет работы транзисторов в активном режиме и малых сопротивлений резисторов, дополнительно обеспечивающих быстродействие), что повышает требования к источникам питания и системе охлаждения.
Микросхемы КМДП-типа отличаются исключительно малым потреблением мощности, за счет чего температура кристалла не превышает допустимой при весьма большом количестве компонентов на нем. Это позволяет изготовлять большие интегральные схемы (БИС) КМДП-типа с наивысшей в настоящее время степенью интеграции. Малая потребляемая мощность позволяет использовать аппаратуру на КМДП ИМС при ограниченных возможностях источников питания. Вместе с этим КМДП ИМС отличают высокая помехозащищенность и большое входное сопротивление, следствием чего является весьма высокая нагрузочная способность (большой коэффициент разветвления по выходу). Наряду с этим КМДП-элемент имеет ограниченный коэффициент объединения по входу. Это связано с тем, что число входов равно числу нагрузочных транзисторов; за счет значительного падения напряжения на большом количестве отпертых нагрузочных транзисторов напряжение U1 логической 1 на выходе может существенно снизиться. По быстродействию микросхемы КМДП-типа уступают микросхемам ЭСЛ- и ТТЛ-типов.
Заметим, что в ряде случаев цифровое устройство приходится выполнять на микросхемах разных типов (например, ТТЛ и ЭСЛ). При этом для согласования уровней логических 1, а также логических 0 применяют преобразователи уровней.
Промышленность выпускает микросхемы и других типов; в частности, диодно-транзисторной логики (ДТЛ) и резисторно-транзисторной логики (РТЛ). ДТЛ ИМС представляют собой комбинацию диодной схемы И, и транзисторного инвертора. РТЛ ИМС - комбинация резисторной схемы ИЛИ, и транзисторного инвертера. РТЛ и ДТЛ-типы микросхем относятся к ранним разработкам, не обладают необходимыми параметрами и выпускаются для ремонта аппаратуры, изготовленной ранее.
В табл. 1 сведены усредненные параметры элементов наиболее рассмотренных в общем использовании.
Таким образом, выбираем микросхемы ТТЛ серии К531, т.к они дают возможность подключать нагрузку с большей емкостью, обладают более высокими уровнями выходного тока низкого уровня, дают на выходе напряжение, необходимое для работы других логических устройств.
Из этой серии нам понадобятся следующие типы микросхем.
Микросхема КР531ЛН1 содержит 6 инверторов.
Рисунок 2.1 - УГО микросхемы КР531ЛН1
Микросхема КР531ЛИ3 содержит 3 логических элемента 3И
Рисунок 2.2 - УГО микросхемы КР531ЛИ3
Микросхема КР1533ЛЛ1 содержит 4 логических элемента 2ИЛИ
Рисунок 2.3 - УГО микросхемы КР1533ЛЛ1
Эти микросхемы понадобится нам для построения мультиплексора 4-1 на логических элементах.
Микросхема КР531КП15.
Микросхема содержит полный двоичный дешифратор для выбора одного из восьми источников данных, а также два дополняющих выхода с тремя состояниями. Наличие выходов с тремя состояниями позволяет использовать микросхему в системах с шинной организацией данных. Оба выхода устанавливаются в высокоимпедансное состояние при высоком уровне напряжения на входе управления Е.
Рисунок 2.4- УГО микросхемы КР531КП15
Микросхема КР531КП2.
Микросхема представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 1 из 4 с общими входами выбора данных и раздельными входами стробирования.
Рисунок 2.4- УГО микросхемы КР531КП2
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАКЕТА
Поскольку в техническом задании на данный курсовой проект не было указано на необходимость расчета таких составных частей макета как блок питания, то нам остается лишь рассчитать номиналы сопротивлений для блока индикации.
Для индикации различных одиночных сигналов высокого уровня выбираем светодиоды типа АЛ336Б. Максимальный ток для такого диода равен 10мА. Максимальное напряжение 2В. Напряжение нашего блока питания составляет 5В. Таким образом, по закону Ома (см. рис. 3.1) величина сопротивления в цепи светодиода вычисляется следующим образом.
Рисунок 3.1 - Цепь светодиода для блока