Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Измененная схема должна содержать не больше транзисторов„чем исходная. 3,82. Используя информацию из табл. 3.3, оцените, какой ток может протекать по каждому выходному контакту двух различных схем 74НСОО, участвующих в «борьбе». 3.83. Покажите, что при заданном напряжении питания значение тока У р для семейства ЕСТ можно получить, зная параметр Срр для семейств НСТ/АСТ, н наоборот.
3 84. Можетли величина 1' в схеме парис. 3.65(Ь) равняться 5 2 В, если каждая нз величин 1' и Кв равна4.6 В? Объясните свой ответ. 3.85. Измените программу, приведенную в табл, 3.10, так, чтобы учесть ток утечки транзистора в «закрытом» состоянии. 3.86. Считая условия «идеальными», найдите минимальное напряжение, воспринимаемое ТТЛ-вентилем И-НЕ, изображенным на рнс. 3.75, как высокий уровень, если на одном его входе присутствует низкий уровень, а на другом — высокий.
3.87. Считая условия «ндеальными», найдите максимальное напряжение, воспринимаемое ТТЛ-вентилем И-НЕ, изображенным парне. 3.75, как низкий уровень, если на обоих его входах лрисугствует низкий уровень, 3.88. Найдите ТТЛ-схему гражданского применения, которая может быть источником тока 40 мА при высоком уровне на выходе.
Где она применяется? 3 89. Что произойдет, если вы попытаетесь заземлить катод светодиода, а его анод соединить с выходом обычной ТТЛ-схемы подобно тому, как это показано на рис. 3. 53(Ь) для КМОП-схемы? 3 90, Что произойдет, если вы попытаетесь подключить 12-вольтовое реле к выходу обычной ТТЛ-схемы? 3 91. Предположим, что единственный резистор, подключенный к источнику питания »5 В, обеспечивает логическую 1 на 15 различных входах схем 74Ы00. Чему равно максимальное сопротивление этого резистора? Каков в этом слу"чае запас помехоустойчивости по постоянному току при высоком уровне? 234 Глава 3.
Цифровые схемы 3.92. В схеме иа рис. Х3,92 вентили И- НЕ с открытым коллектором применяются для реализации «монтажной логики». Составьте таблицу истинности для выходного сигнала г и, если вы уже прочли параграф 4.2, запишите функ цию, выражающую зависимость Р от входных сигналов. ьвоп Рис. Х3.92. 3.93. Каково максимальное допустимое сопротивление резистора Ю1 на рис, ХЗ.92? Предположите, что требуемый запас помехоустойчивости при высоком уровне составляет 0,7 В. Параметры схемы 74ЬБО! возьмите из табл. 3.11, где они приведены в столбце 74ББ, за исключением тока утечки 1 „ втекающсго в выходную цепь при высоком уровне, который примите равным 100 мкА. 3.94.
Предположим, что выходной сигнал г на рис. Х3.92 подан на входы двух инверторов 74504. Определите минимальное и максимальноь допустимое сопротивление резистора Р2, предполагая, что требуемый запас помехоустойчивости при высоком уровне равен 0.7 В. 3.95. Разработчик логическою устройства обнаружил ошибку в работе йекоторой схемы после того, как она была подготовлена к производству и было изготовлено 1000 экземпляров.
Часть этой схемы изображена на рис. Х3.95 черным цветом; все вентили И-НЕ представляют собой элементы микросхемы 741.500. Конструктор устранил неисправность, добавив два диода, указанных иа рисунке синим цветом. Что делают эти диоды? Опишите влияние этих диодов на логику работы схемы и объясните, как изменится при этом запас помехоустойчивости, 3.96. Буфер 74ББ125 является схемой с тремя состояниями. При разрешающем сигнале иа управляющем входе в выходную цепь лри низком уровне може~ втекать ток 24 мА, а при высоком уровне выход может служить источником тока 2 6 мА.
При запрещающем сигнале на управляющем входе, ток утечки выходной цепи составляет а20 мкА (знак зависит от напряжения на выходе' плюс соответствует случаю, когда потенциал выхода поддерживается другими устройствами на высоком уровне, а минус — случаю, когда на выходе низкий уровень). Предположим, что разработанная система имеет много модулей, подключенных к одной шине, и каждый модуль содержит один вентиль 741.8125 для формирования сигнала на шине и один вентиль 741 504 Задачи 236 Рис. Х3.95. +вв а н Б для приема информации с шины.
Какое максимальное число модулей можно подключить к шине, чтобы не превысить предельные значения параметров схемы 741.81257 3.97. Повторите задачу 3.96, считая на этот раз, что между сигнальной шиной и шиной питания +5 В включен резистор для поддерживания на сигнальной шине высокого уровня, когда никакое устройство этого не делает. Определите наибольшее возможное сопротивление резистора и максимальное число модулей, которые можно подключить к шине.
3.98. Найдите в справочнике по ТТЛ-схемам принципиальную схему реального вентиля с тремя состояниями и объясните, как онв работает. 3.99. К шине подключены схемы с тремя сосюяииями нли с открытым коллектором; оконечная нагрузка шины имеет вид, показанный на рис. Х3.99(а). Идея состоит в том, что соответствующим выбором сопротивлений резисторов Я1 и 112 разработчик может получить любые требуемые значения 1'и Я в эквивалентной схеме нагрузки, приведеной парис.
Х3.99(Ь). Величиной Р определяется напряжение на шине, когда все устройства находятся в неактивном состоянии, а сопротивление 11 выбирается равным волновому сопротивлению шины, чтобы избежать отражений в линии передачи (см. параграф 1!.4). Для каждой из следующих пар значений !' и 1! определите необходимые сопротивления резисторов )11 и Я2: (а)Г=2.15В,)1=!4850м (Ь)1'=27В,)1=1800м (с) и=з.оВ,Я= 130ом (д) Г=2.5 В, Я=75 Ом 3.100.
Для каждой пары значений й1 и Р2, найденных в задаче 3.99, определите, может ли схема с тремя состояниями, принадлежащая одному из семейств 74Ы, 748 и 74РСТ-Т, обеспечить необходимые логические уровни. Для надежной работы токи 1 „и 1 и не должны выходить за пределы, указанныевтехническиххарактеристиках,при 1'р, = Кш н р „= р „соответственно. 236 Глава 3.
Цифровые схемы +ать, Эквивалентная схема нагрузки согласно теореме Тевенина рп Оконечная Рис. Х3.99. 3.101. Используя графики из справочника по ТТЛ-схемам, сформулируйте практические правила определения того, как изменяется максимальная задержка распространения ТТЛ-схем семейства ЬБ при неоптимальных условиях в зависимости от напряжения питания, температуры и нагрузки. 3,102. Определите зависимость полной мощности, потребляемой схемой, приведенной на рис.
Х3.102, от частоты переключения7 в двух случаях: (а) используются схемы 741.8; (Тэ7 используются схемы 74НС. Предположите, что входная емкость 'П'Л-вентиля равна 3 пФ, входная емкость КМОП-вентиля равна 7 пФ, а для расчета мощности, рассеиваемой внутри схем серии 741.3, следует взять емкость, равную 20 пФ. Кроме того, пусть в схеме имеется паразнтная емкость монтажа„равная 20 пФ. Предположите также, что на входах Х, т и 2 всегда присутствует сигнал высокого уровня, в ив вход С поступают прямоупульные импульсы частоты7с уровнями КМОП-сигналов. Другую информацию, необходимую для решения этой задачи, можно найти в табл.
3.5 и 3.11. Сформулируйте другие предположения, которые помогут вам добиться успеха. Начиная с какой частоты ТТЛ-схема рассеивает меньшую мощность, чем КМОП-схема? Рис. ХЗ. 102. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНАЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ л огические схемы подразделяются на два класса: «комбинационные» и «последовательностные». Комбинационной является такая логическая схема, сигналы на выходах которой зависят только от текущих значений входных сигналов. Барабанный переключатель каналов у старых телевизоров подобен комбинационной схеме: номер выбранного канащ служацпш ею «выходом», определяется только текущим положением ручки переключателя, игракнцим роль «входа».
Сигналы на выходах посл«до««тельно«твой логической схемы определяются не только текущими значениями входных сигналов, но зависят также от последовательности значений входных сигналов в прошлом, причем возможно, что эта зависимость простирается сколь угодно далеко во времени. Переключатель каналов телевизора илн видеомагнитофона, управляемый нажатием кнопок «вверх» и «вниз», является последовательностным устройством: выбор канала зависит от последовательности нажатий вверх/вниз, имевших место в прошлом, по крайней мере, с того момента, когда вы включили телевизор 1О часов назад, а, возможно, и с еще более давнего времени, когда ваш аппарат был включен впервые.
Последовательностные схемы рассматриваются в главах 7 и 8. Комбинационная схема может состоять нз произвольного числа логических вентилей н инверторов, но в ней нет обратных связей. Под обратной связью понимиот наличие в схеме пути, по которому сигнал с выхода вентиля может пройтн на вход того же вентиля; в общем случае такие петли обратной связи делают схему последовательностной.
Анализ комбинационного устройства мы начнем с логической схемы и перейдем к формальному описанию реализуемой ею функции; таким формальным описанием будут таблица истинности или логическое выражение. При сингл«зе мы будем лействовать в обратном порядке: исходя нз формального описания, мы получим логическую схему. У комбинационных схем может быть один или большее число выходов. Большлинство методов анализа и синтеза очевидным образом можно перенести со случая одиночною выхода на схему со многими выходами (например: «ПовтоРить эти шаги для каждого выхода»). Мы укажем также, как некоторые приемы Распространяются на случай многих выходов не столь очевидным образом, позволяя достичь большей эффективности.
238 Глава 4. Принципы проектирования комбинационных логических сх СИНТЕЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ Синтез является составной частью проектирования логических схем, пос коль. ку решение реальной задачи проектирования начинается с неформального !словесного или мысленного) описания схемы. Обычно при проектировании самой трудной частью работы, требующей творческого подхода, является фор. мализация описания схемы, состоящая в указании входных и выходных сигна. лов схемы и задании ее функционального поведения посредством таблиц не тинности или уравнений.
После того, как схема формально описана, обычно начинается рутинная процедура синтеза, цель которой состоит в получении логической схемы устройства, обеспечивающей требуемое функциональное поведение. Материал первых четырех параграфов этой главы является основой таких рутинных процедур независимо от того, выполняются они вручную или с помощью компьютера. В последних двух параграфах описываются реальные языки программирования АВЕЬ н ЧНРЬ. Прн разработке проекта с использованием одного из этих языков действия, необходимые для синтеза, может выполнить за нас компьютерная программа.
В последующих главах мы встретимся со многими примерами реального проектирования, Цель этой главы заключается в том, чтобы вооружить вас солидной теоретической базой для анализа и синтеза комбинационных логических схем, причем база зта в дальнейшем окажется важной вдвойне, когда мы перейдем к последовательностным схемам. Большая часть процедур анализа и синтеза, рассматриваемых в этой главе, в настоящее время автоматизирована и является составной частью реализуемых с помощью компьютеров средств проектирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
