Счетчик Джонсона на базе СИС сдвигового регистра.

 

Разрядность счётчика равна 12. Для реализации такой разрядности счётчика потребуется 2 микросхемы КР1533ИР13. Это меньше чем у счетчика Джонсона на базе D-триггеров, но в мс КР1533ИР13 нету инверсных выходов, которые будут нужны при построении ПК (преобразователя кодов). Следует добавить 2 микросхемы КР1533ЛН8, которые представляют собой шесть логических элементов НЕ. В итоге для реализации счетчика требуется 4 микросхемы. Это равно количеству микросхем счетчика Джонсона на базе D-триггеров.

Рассчитаем потребляемую мощность:

Р = Ucc*(2*Icc(КР1533ИР13) + Icc(КР1533ЛН8)) = 5, 5*(2*40+4, 2) = 463, 1мВт.

Данный счетчик будет потреблять больше мощности, чем счетчик на базе D-триггеров.

Вывод: Счетчик Джонсона на базе СИС сдвигового регистра будет равен по аппаратным затратам счетчику на базе D-триггеров рассмотренному ранее в разделе 4.1.1.1., но уступает ему в потребляемой мощности.

Выбор способа построения счетчика Джонсона.

 

Вывод: В соответствии с условиями ТЗ наиболее оптимальным будет счетчик Джонсона на базе D-триггеров.

 

Построение генератора чисел на базе счетчика Джонсона и выбор оптимального в соответствии с критерием оптимизации.

Генератор чисел на базе счетчика Джонсона с преобразователем кода на элементах «И-НЕ».

 

Таблица истинности счетчика Джонсона в таблице 4.

 

Таблица 4.

№

q11

q10

q9

q8

q7

q6

q5

q4

q3

q2

q1

q0

Z1

Z2

Z3

Z4

Z5

Z6

Z7

Z8

Z9

Z10

Минимизация функций от 12 переменных очень трудная задача, но используя особенность дешифраторов кода Джонсона, а именно, что все выходные функции представляют собой конъюнкцию двух переменных, мы можем минимизировать функции:

Переведем функции в базис И-НЕ (Шеффера):

Для реализации схемы потребуется 8 шт. КР1533ЛА3, 1 шт. КР1533ЛА1 и 1 шт. КР1533ЛА4.

Схема, генератора чисел на базе счетчика Джонсона и преобразователя кодов, представлена на рис.6.

Нагрузка по току со стороны источника входного сигнала начальной установки:

IiH( R ) = 0, 02мА, IiL( R ) = 0, 1мА.

Нагрузка по току со стороны источника входного сигнала синхроимпульса:

IiH( С ) = 0, 02мА, IiL( С ) = 0, 1мА.

Нагрузочная способность по току выходов ГЧ:

Io (Z1, Z2, Z3, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10) = 15 мА.

Io (Z4) = 10 мА.

По выходным сигналам данная схема не удовлетворяет условиям ТЗ.

Заменим микросхемы, формирующие конечные выходные сигналы на более мощные аналоги.

Будем использовать мс 2 шт. КР1533ЛА23, 1 шт. КР1533ЛА22 и 1 шт. КР1533ЛА24

Схема, генератора чисел на базе счетчика Джонсона и преобразователя кодов, согласованная по выходному току представлена на рис.7.

Нагрузочная способность по току выходов ГЧ после согласования:

Io (Z1, Z5, Z6, Z7, Z8, Z9, Z10) = 100 мА.

Io (Z2, Z3, Z4) = 30 мА.

По выходным сигналам данная схема удовлетворяет условиям ТЗ.

Потребляемая мощность:

Р = Ucc*(6*Icc(КР1533ЛА3) + 2*Icc(КР1533ЛА23) + Icc(КР1533ЛА22) + Icc(КР1533ЛА24)) = 5, 5*(6*3+2*7, 8+3, 9+5, 8) = 238, 15мВт.

Потребляемая мощность вместе со счетчиком Джонсона:

289, 3 + 238, 15 = 527, 45мВт

Время формирования выходных сигналов ГЧ (Tформ.С) и время переключения схемы по входу «С» (Tпер.С) равно tзд.(КР1533ЛП16) + tзд.(КР1533ТМ8) по входу «С» + tзд.(КР1533ЛА3) + tзд.(КР1533ЛА23)=8+17+11+33 (нс) = 69нс.

Длительность выходных сигналов ГЧ при переключении по входу «С» будет не менее Т - Тформ.С = 80 - 69 (нс) = 11нс.

Время формирования выходных сигналов ГЧ (Tформ.R) и время переключения схемы по входу «R» (Tпер.R) равно tзд.(КР1533ЛП16) + tзд.(КР1533ТМ8) по входу «R» + tзд.(КР1533ЛА3) + tзд.(КР1533ЛА23)=8+23+11+33 (нс) = 75нс.

Длительность выходных сигналов ГЧ при переключении по входу «R» будет не менее 1, 5Т-Тформ.R = 120 - 75 (нс) = 45нс.

Поскольку задержка микросхем КР1533ЛН22 и КР1533ЛА24 не превышает 33нс (что меньше задержки микросхемы КР1533ЛН23), задержка этих микросхем не сказывается на общей задержки схемы.

Таким образом, минимальная длительность выходных сигналов ГЧ равна 11нс.

Количество ИМС, использованных в составе схемы ГЧ – 14 шт., а общее количество корпусов, включая фильтрующие конденсаторы и разъем – 30 шт.

Схема удовлетворяет всем требованиям ТЗ.

Рис.6. Схема генератора чисел на базе счетчика Джонсона с преобразователем кода на элементах «И-НЕ».

Рис.7. Схема генератора чисел на базе счетчика Джонсона с преобразователем кода на элементах

«И-НЕ», согласованная по выходному току.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: