Определение основных параметров и построение характеристик демультиплексора с помощью САПР MicroCap 9. Разработка принципиальной и функциональной микросхем основного вентиля на основе эмиттерно-связанной логики. Анализ динамического режима работы схемы.
Аннотация к работе
В настоящее время создание новых типов ИМС (интегральных микросхем) различного назначения, разработка новых типов микросхем с заданными характеристиками является важнейшей задачей, решаемой с помощью методов и средств микросхемотехники. Первая стадия структурного проектирования состоит в создании на выбранной элементной базе структурной схемы, которая обеспечивает выполнение функций, определенных техническим заданием, и в проверке правильности функционирования синтезированной структуры.Согласно техническому заданию необходимо разработать цифровой ИС, выполняющей функцию демультиплексора на 8 выходов. Демультиплексором называется функциональный узел, обеспечивающий передачу информации, поступающей по одной входной линии связи, на несколько выходных линий. Исходные данные разрабатываемой ИС: напряжение питания 5 В; Элементы ЭСЛ имеют малое время задержки распространения сигнала, поскольку транзисторы токового переключателя не переходят в режим насыщения, и, следовательно, отсутствует время рассасывания неосновных носителей заряда в базовой области [3]. демультиплексор микросхема вентиль эмиттерныйСогласно предложенному заданию, необходимо разработать микросхему, выполняющую логическую функцию демультиплексора 1?8, который в соответствии с принятым адресом направляет информацию в одну из четырех линий. 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А 0 0 0 0 0 0 0 0 А Логическая схема, выполняющая данные функции, показана на рисунке 1. Реализация функции демультиплексирования на элементах ИЛИ-НЕ предпочтительна, поскольку необходимо связать логическую и принципиальную схему (на выходах вентиля ЭСЛ реализуются функции ИЛИ-НЕ/ИЛИ). В микросхемах демультиплексор имеет следующее обозначение: Рисунок 1. Обозначение демультиплексора. где DI (data input) - поле входных сигналов; DMX (демультиплексор) - обозначение функции, которую выполняет логический элемент;Элементы ЭСЛ относятся к потенциальным элементам: при построении схем ЭВМ на их основе они соединяются между собой потенциальными связями, т.е. без конденсаторов и трансформаторов. Схема основного вентиля на основе ЭСЛ, приведена на рисунке 5. При разработке схемы считаем, что эмиттерные переходы любых транзисторов открываются при Uбэ = 0,7 B, падение напряжения на диодах в прямом направлении составляет также 0,7 В. Расчет статических параметров: Проведем расчет статических параметров типового вентиля схемы согласно формулам, приведенным в [2]. Входной ток логической «1» и «0» (А): Напряжение порога переключения (В): Ширина активной зоны (В): Логический перепад (В): Напряжение статической помехоустойчивости по уровню «0» и «1» (В): Ток логической части элемента (А): Токи эмиттерных повторителей (А): Токи источника опорного напряжения (А): Общий ток, потребляемый элементом в состоянии «1» «0» (А): Мощность потребления логической части элемента (Вт): Мощность, потребляемая эмиттерными повторителями (Вт): Мощность, потребляемая источником опорного напряжения (Вт): Суммарная мощность, потребляемая элементом (Вт): Входное сопротивление элемента (Ом): Выходное сопротивление элемента (Ом): Из проведенного расчета можно сделать вывод, что типовой вентиль ИС удовлетворяет основным требованиям.Так как инвертор является стандартным элементом, то получим все характеристики только для базового элемента ИЛИ-НЕ. Определим основные параметры и построим характеристики демультиплексора с помощью САПР MICROCAP 9. Входная характеристика вентиля представлена на рисунке 6. Передаточная характеристика показана на рисунке 7 : Рисунок 7. Передаточная характеристика. Она представлена на рисунке 10: Рисунок 10. Принципиальная схема.Проведенный анализ полученной схемы демультиплексора 1?8 показывает, что схема, разработанная на базе ЭСЛ - элементов, практически полностью удовлетворяет заданию на курсовой проект, в том числе по основным параметрам таким, как предельная частота и потребляемая мощность.
План
Содержание
Введение
1. Краткий анализ технического задания
2. Разработка функциональной схемы
3. Разработка принципиальной схемы
4. Моделирование ИС с применением САПР
Заключение
Список используемой литературы
Введение
В настоящее время создание новых типов ИМС (интегральных микросхем) различного назначения, разработка новых типов микросхем с заданными характеристиками является важнейшей задачей, решаемой с помощью методов и средств микросхемотехники. Существует целый ряд различных вариантов элементных баз, на основе которых формируется логическая схема. Поэтому схемотехническое проектирование микросхемы, осуществляемое в данной работе, необходимо начать с выбора элементной базы из числа уже разработанных вариантов схем логических элементов [1].
Первая стадия структурного проектирования состоит в создании на выбранной элементной базе структурной схемы, которая обеспечивает выполнение функций, определенных техническим заданием, и в проверке правильности функционирования синтезированной структуры. На втором этапе, схемном проектировании, необходимо получить электрическую схему разрабатываемой ИС и определить ее основные параметры.
В данной работе моделирование схемотехники и определение параметров производится с применением САПР, что позволяет выбирать оптимальную схемотехническую реализацию разрабатываемой ИС.
Проектирование одной из основных логических ИС, которой является демультиплексор, представляет собой актуальную задачу, поскольку, несмотря на стремительный прогресс в микросхемотехнике, классические ИС не утрачивают своего значения [2].
Вывод
Проведенный анализ полученной схемы демультиплексора 1?8 показывает, что схема, разработанная на базе ЭСЛ - элементов, практически полностью удовлетворяет заданию на курсовой проект, в том числе по основным параметрам таким, как предельная частота и потребляемая мощность.
Список литературы
1. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособ. для вузов. - М.: Радио и связь, 1990. 496 с.
2. Соломатин Н.М. Логические элементы ЭВМ. - М.: Высш. шк., 1990. 160 с.
3. Голиков А.А., Меер В.В. Импульсно-аналоговая электроника и цифровые интегральные схемы: Учеб. пособ. для вузов. - М.: МЭИ, 1983. 228 с.