Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 177
Текст из файла (страница 177)
При внешней обратной связи (ех~егна!увег1Ьасй) сигнал с регистрового выхода данного ПЛУ подается на вход другого регистрового ПЛУ с похожими временными характеристиками; в этом случае для надлежащей работы необходимо, чтобы сумма 1 первого ПЛУ и 1 второго ПЛУ не превосходила период тактового сигнала. При внутренней обратной связи (1нзегна!1ввйЬасй) сигнал с регистрового выхода ПЛУ яводится снова на входы регистра в том же самом ПЛУ; в этом случае сумма 1 и1 „не должна превосходить период тактового сигнала.
Существует несколько градаций каждого из описанных ПЛУ, различающихся своим быстродействием. Характеристика быстродействия обычно указывается в виде приставки к названию микросхемы, например "1бЧ8-1О"; как правило, приставка выражает собой значение г в наносекундах. В табл. 8.10 приведены зрело менные харакгеристики нескольких распространенных биполярных ПЛУ и ПЛУ, выполненных по КМОП-технологии. Заметьте, что только один столбец — Грр относится к комбинационным выходам микросхемы, тогда как остальные четыре столбца относятся к регистровым выходам. Значения всех временных пара метров указаны для наихудшего случая в пределах рабочего диапазона микро схем гражданского применения.
влсдной сигнал или снпнл сбрнппй сввзи пходной сигнал или ФМ снпнл обрапнй связи Ьо аисиныыонный рвесгровый выход выход (()) 1внвыыыобрагнаясвазь) (с) (пнп)пинна обплне с (а) рис. 8.25. Временные характеристики ПЛУ (Сь)х — тактовый сигнал) табл. 8.10. ВРеменные хаРактеРистики РаспРостРаненных ПЛУ в наносекУн- дах !вп !и !сп !сн Иааеание ИС РМ.г61,Ь. РА!.16Кх, РАЬ201 й, РД ЬЗ)Кх .!О 10 1О сб ю 25 -ю 10 При использовании последовательностных ПЛУ в критических по времени условиях важно помнить, что обычно у них время установления больше, чем у "отовых переключающихся по фронту регистров, выполненных по той же технологии; это имеет место из-за задержки в матрице И-ИЛИ на каждом 0-входе.
С другой стороны в типичных условиях время удержания применительно к ПЛУ фактически оказывается отрицательным из-за той же самой задержки сигнала при прохождении через матрицу И вЂ” ИЛИ. Однако рассчитывать на отрицательное время удержания нельзя: в худшем случае этот параметр обычно равен нулю. РМ,. 6),Ь РА1 1бй г, РА!.201Л. 1хл1.20йх ГЬШ61 Ь РА1.!бйх, РЛ1 20ЬЗ !Л1 20йх РА! !М.З. РХЬ!пкх.
РЛ1.201.8. РАК20йг РАЬ )п) д, РА1. и йл. 1 и. 01 К РЛ1 зай РЫ 1*! Ь, РА). )ЬК , !гАЬ2ОЬП, РА1 20йл РА!.Г й)6 та. РАЬС).2)1 У В о А1.16'/д, ЙА).20 У а ОМ.)ПУЬ. Е Маехгз Сг Ь! А 6" К ОАЬ2!якЬ Оп! ! ЬУД ОМ ДОКА РЧ СР225 Ю РА! СР22кпг ОЛ1,2-" 10 СЛ) зэк)0 пмзнь и) 8.3. Последовательностные ПЛУ 803 804 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики СКОЛЬКО ЭТО СТОИТ? Теперь, когда вам известны возможности различных ПЛУ, вы можете спросить: «Почему бы всегда не применять лучшие из имеющихся ПЛУ?» Например: даже в том случае, когда наше устройство помешается в ИС с 20 вывода ми 1бЧ8, почему бы нам не воспользоваться чуть большей ИС 20Ч8 с 24 выводами, чтобы иметь про запас лишние входы, которые могут пригодиться в случае каких-либо неприятностей? Или; коль скоро мы решим использовать ИС 20Ч8, то почему бы нам не взять немного лучшую ИС 22Ч!0, кою рая поставляется в таком же корпусе с 24 выводами? В реальном мире проектирования и конструирования ограничением является цена, Если бы нас не сдерживали соображения стоимости, то аргументы предыдущего абзаца можно было бы распространить аЫпаизеат на ИС типа СР1.Р и ГРРА с еще ббльшими возможностями.
С цифровыми микросхемами тица ПЛУ, СРЕР и ГРСА дело обстоит точно также, как с автомобилями и тонкими винами: цена не всегда пропорциональна их возможностям и полезности. В частности, чем ближе изделие — с точки зрения предоставляемых им возможностей — к последним достижениям в области технологии, тем ббльшая часть стоимости, вероятнее всего, будет платой за новизну, Таким образом, при выборе изделия вам необходимо оценить, сколько будут стоить различные варианты.
Например, дорогие ИС типа СРЫЛ) и ГРОА с большой плотностью упаковки позволяют вам реализовать устройство в одном кристалле, внутренние функции в котором легко изменить при необходимости. С щоу гой стороны, можно сэкономить на стоимости компонентов, выбрав пару или большее число ПЛУ или ИС типа СРЕР и ГРРА с меньшей плотностью упаковки, но при этом увеличится плошадь, занимаемая микросхемами на печатной плате, и потребляемая ими мощность, а кроме того, внесение изменений в ваш проект впоследствии станет более затруднительным (так как при изготовлении платы соединения между микросхемами должны быть зафиксированы). Не следует также упускать из виду, что наряду со стоимостью всегда необходимо принимать во внимание ясность проекта в целом н выгоды от создания устройства, которое будет пользоваться успехом гто есть принесет прибыль), Минимизация стоимости изделия обычно включает массу соображений экономического и технического плана, а также соображений здравою смысла, которые очень далеки от рутинных алгоритмических методов минимизации числа вентилей из главы 4.
8.4. Счетчики В общем случае счетчикам (соилгег) называют любую тактируемую последовательностную схему, у которой диаграмма состояний представляет собой единственное кольцо (рис. 8.26). Модулем счета (тоатг1ш) называется число состояний в этом кольце, О счетчике с т состояниями юворят как о счетчике с модулем счета т (тогЫо-т соипгег); иногда его называют также делит«лен частоты иа т (гдЧЫе-ду-т соитег). у счетчика с модулем счета, не равным степени 2, есть лишнне.состояния, в которые он не попадает при нормальной работе. 8.4. Счетчики 805 р — Я вЂ” Я Рис. 8.26. Общий вид диаграммы состояний счетчика — единственное кольцо По-видимому, самыми распространенными являются п-разрядные двоичные счетчики (и-Ь11 Ьтагу соипгег).
Такой счетчик состоит из п триггеров, и у него имеется 2" состояний, через которые он проходит в последовательности О, 1, 2, ..., 2н — 1, О, 1, .... Кодом каждого состояния служит соответствующее и-разрядное двоичное число. 8.4.1. Счетчики с последовательным переносом При любом значении и можно так построить п-разрядный двоичный счетчик, что в нем будут только и триггеров и не будет никаких других компонентов. Для п = 4 такой счетчик показан на рнс. 8.27. Напомним, что состояние Т-триггера меняется !на противоположное) с каждым нарастающим фронтом сигнала на его тактовом входе. Таким образом, содержимое того или иного разряда в счетчике меняется на противоположное тогда и только тогда, когда значение бита в разряде, непосредственно предшествующем атому разрягп, изменяется с 1 на О.
Это соответствует двоичному счету в прямом направлении: когда бит, хранящийся в данном разряде, изменяется с 1 на О, возникает перенос в следуюгций по старшинству разряд. Такой счетчик называют счетчикаи с последовательным переносом (ггрр1е соипгег1 так как информация о переносе поочередно передается от младших разрядов к старшим, по одному биту за раз.
Рис. 8.27. 4-разрядный двоичный счетчик с последовательным переносом аг 806 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики 8. $.2. Синхронные счетчики Хотя для счетчика с последовательным переносом требуется меньше компонентов, чем для двоичного счетчика любого другого типа, за это приходится платить наименьшим быстродействием по сравнению с любыми другими счет чиками. В худшем случае, когда должен измениться бит в самом старшем разря де, выходной сигнал примет правильное значение только спустя время, равное и . г, после нарастающего фронта тактового сигнала СЕК, где гт„— задержка распространения в Т-триггере от входа до выхода.
В синкроннаи счелгч яке (зупсйгопоиз соипгег) к тактовым входам всех триггеров подводится один и тот же общий тактовый сигнал СЕК, так что изменения значений сигналов на выходах всех триггеров происходят в один и тот же момент времени с задержкой только на ! наносекунд. Как видно из рис. 8.28, для этого нужно воспользоваться Т-триггерами со входом разрешения; сигнал на выходе триггера примет противоположное значение в момент, задаваемый нарастающим фронтом сигнала на его входе Т, только в том случае, если сигнал разре1пения ЕН имеет активный уровень.
Какие именно триггеры перейдут в состояние, противоположное предыдущему„на очередном нарастающем фронте сигнала на входе Т, определяется комбинационной логикой, включенной на входах разрешения ЕН сигей Рис. 8.28. 4-разрядный алнарязииый двоичный счетчвк с последовательной логикой разрешения На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
