Выбор элементной базы
Перед рассмотрением вопроса выбора элементной базы уточним следующий момент: при курсовом проектировании не является обязательным использовать последние разработки в области интегральных микросхем. Можно пользоваться любым справочником «Цифровые интегральные микросхемы», имеющимся в наличии, а также использовать любые серии (например, 155), удовлетворяющие требуемым по заданию критериям. Характеристики и параметры входов и выходов цифровых микросхем определяются, прежде всего, технологией и схемотехникой их внутреннего строения. Для разработчика цифровых устройств любая микросхема представляет собой «черный ящик» и разработчик, не всегда зная внутреннее ее строение, должен четко представлять, как поведет себя та или иная микросхема в данном конкретном включении и будет ли она правильно выполнять требуемую от нее функцию. Конструктивно-технологическая реализация цифровых интегральных схем (ИС) во многом определяет их основные технические параметры – быстродействие, потребляемую мощность, устойчивость к внешним дестабилизирующим факторам. Различают следующие основные виды (типы) конструктивно-технологического исполнения ИС: биполярные, на основе МОП транзисторов, на основе комбинированной биполярно-комплементарной (КМОП) технологии. ИС на основе р-МОП обладают самой низкой стоимостью, однако имеют невысокие быстродействие и нагрузочную способность, не сопрягаются со стандартными ТТЛ-микросхемами. ИС на основе n-МОП характеризуются высокой степенью интеграции и быстродействием, однако обладают низкой нагрузочной способностью при сравнительно высокой потребляемой мощности, могут сопрягаться с ТТЛ-микросхемами. ИС на основе КМОП-транзисторов обладают высоким быстродействием, очень низкой потребляемой мощностью и высокой помехоустойчивостью. Цифровые ИС на основе ЭСЛ-технологии (эмиттерно-связанной технологии) отличаются сверхвысоким быстродействием, однако обладают высокой потребляемой мощностью, требуют специальных внешних схем для сопряжения с ИС других типов. Цифровые ИС на основе интегральной инжекционной логики (И2Л) характеризуются самой высокой степенью интеграции, низкой потребляемой мощностью, высоким быстродействием, сопрягаются с другими типами ИС. Цифровые ИС на основе технологии транзисторно-транзисторной логики с диодами Шоттки (ТТЛШ) обладают более низким по сравнению с ЭСЛ ИС быстродействием, однако рассеивают меньшую мощность, обеспечивая высокие характеристики нагрузочной способности, помехоустойчивости. Выбор элементной базы для реализации устройства выполняется с учетом исходных данных. Для исходных данных к проекту, приведенных в приложении 1, критериями выбора элементной базы являются: - внешняя среда эксплуатации (закрытые отапливаемые помещения в соответствии с примером задания приведенного в приложении 1); - критерий выбора семейства интегральных схем. В соответствии с примером задания, приведенного в приложении 1, критерием является быстродействие. В зависимости от внешней среды эксплуатации выпускаются семейства интегральных схем для применения в военной промышленности, автомобильной промышленности, общего назначения. В нашем случае выбираем семейства общего назначения. В соответствии со вторым критерием выбираем стандартную технологию ТТЛ, учитывая доступность элементной базы и достаточное быстродействие. Напряжение питания у них Uип = 5В ± 10%. Отличаются полной электрической и конструктивной совместимостью однотипных ИС. При выборе микросхем необходимо избегать применения ИС разных серий. Если это неизбежно, то лучше применять микросхемы с одинаковым напряжением питания. При использовании ИС различных типов в одном устройстве необходимо учитывать также нагрузочную способность различных элементов.
Раздел пояснительной записки «Выбор элементной базы» должен содержать следующие сведения: 1. Краткое описание вида конструктивно-технологического исполнения (базовая схема, ее работа, основные параметры). Данные сведения приводятся из справочной литературы; 2. Обоснование выбора ИС для реализации конкретного схемотехнического решения. Обоснование выбора ИС производится отдельно для каждого блока устройства (БВв, БВыв, БУ). Например, Бвв схемотехнически организуется на следующих ИС: - для подключения/отключения от внешней шины ввода необходимо использовать буферный элемент, имеющий 1 вход данных. Если такой ИС не имеется, то выбирается ИС, например, на 8 входов и приводится схемотехническое решение, удовлетворяющее условиям; - для последовательного ввода данных, их хранения и передачи на операционный блок необходимо использовать 16-ти разрядный регистр, имеющий последовательный вход данных и параллельные выходы. Если используется ИС на 4 или 8 разрядов, то показывается схемотехническое решение по наращиванию входов; - для последовательного ввода паритета используется D-триггер. Для каждой выбранной ИС приводится ее УГО, цоколевка, режимы работы, краткое описание работы, параметры. Например, в качестве регистра для БВв выбран регистр К155ИР1, а для реализации БВыв выбран регистр К155ИР15, имеющий на выходе буферные инверторы, которые могут иметь третье Z-состояние (выход разомкнут), тем самым при реализации БВыв можно не использовать отдельный буферный элемент, обеспечивающий 3С. 3. Типовые ситуации, которые могут возникнуть при реализации узлов схемы на базе выбранной технологии. В данном случае необходимо рассмотреть все типовые ситуации которые могут быть. К типовым ситуациям могут быть отнесены режим неиспользуемых входов элементов, режим неиспользуемых элементов в корпусе, наращивание числа входов элементов, снижение нагрузок, устранение паразитных связей по цепям питания и др. Если в дальнейшем при разработке принципиальной схемы возникает типовая ситуация, то необходимо сослаться на рассмотренное решение. Этот вопрос можно рассматривать и в разделе «Разработка принципиальной схемы устройства» применительно к конкретной ситуации (например, в корпусе DDi И-НЕ не используется один элемент из трех).
|
