|
Десятично-двоичный сумматор
В настоящее время
интегральные микросхемы (ИМС) широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре,
в вычислительных устройствах, устройствах автоматики и т.д. Цифровые методы и
цифровые устройства, реализованные на интегральных микросхемах разной степени
интеграции, в том числе на микропроцессорных средствах, имеют широкие
перспективы использования в цифровых системах передачи и распределения
информации, в телевизионной, радиовещательной и другой аппаратуре связи.
Современный этап развития научно – технического процесса характеризуется
широкими применением электроники и микроэлектроники во всех сферах
жизнедеятельности человека. Важную при этом сыграло появление и быстрое
совершенствование ИМС – основной элементной базы современной электроники. С
внедрением ИМС значительно снизилась себестоимость радиоэлектронных приборов,
они стали более доступными и более компактными и расширилось внедрение
радиоэлектроники в развитие науки и техники. В отличии от цифровых устройств
некоторые импульсные устройства, например формирователи и генераторы импульсов
различной формы производить серийно в виде интегральных схем (ИС) экономически
невыгодно. Перспективен другой путь – построение импульсных устройств на ИС
широкого применения т.е на логических элементах, операционных усилителях и
других ИС совместно с навесными элементами. Это способствует унификации
элементной базы, эффетивному использованию и комплексной миниатюризации
радиоэлектронной аппаратуры – высокая надёжность, малые габариты и масса, низкая
стоимость и потребляемая мощность. Арифметически – логические
интегральные микросхемы, являются неотъемлемой частью микроэлектронных цифровых
вычислительных устройств и предназначены для выполнения арифметических и
логических операций над числами, представленными в двоичном, двоично– десятичном
и других кодах. Для выполнения арифметических операций АЛУ строят на
сумматорах. Сумматором называется устройство, выполняющее арифметическое
сложение двух чисел, представленных сигналами на его входах. При необходимости
сумматоры с помощью некоторых вспомогательных операций (сдвига числа, обращения
кода числа) могут выполнять алгебраическое сложение, вычитание, умножение,
деление, сравнение и другие действия с числами. По
основанию системы исчисления чисел, с которыми оперирует сумматор ( двоичные,
двоично –десятичные и другие ) . По способу обработки многоразрядных чисел.
Передача числа из одного места ЭЦВМ в другое может выполнятся последовательно
или параллельно. В устройствах последовательного действия цифры какого – либо
числа, начиная с младшего разряда, последовательно передаются в канал,
обладающий емкостью в одну цифру. В устройствах параллельного действия все цифры
числа передаются одновременно, поэтому емкость канала должна быть N цифр. В
таком устройстве передача всего числа осуществляется за такое же время как у
последовательного одна цифра. Суммирование может так же осуществляться
последовательно – параллельно и параллельно – последовательно. По способу организации процесса суммирования
одноразрядной суммирующей схемы ( комбинационный или накапливающий типы ).
Последовательно – параллельный тип сумматора. ( Смотри рисунок
1) Количество одноразрядных суммирующих схем в таком сумматоре меньше
количества разрядов в суммируемых числах. Эти схемы соединены между собой в
цепочку в порядке последовательного возрастания разрядов. На входы сумматора
поступает группа цифр младших разрядов слагаемых, причем перенос образующийся на
входе старшей одноразрядной суммирующей схемы, запоминается соответствующим
устройством. Затем навходы сумматора поступает следующая группа слагаемых.
Одновременно на соответствующий вход младшей одноразрядной суммирующей схемы
поступает перенос, который хранится в запоминающей схеме. В
качестве элементной базы для построения арифметического устройства использованы
ИМС серии К155ТМ2, К155ИР1, К155ИМ1. У каждого триггера есть входы D, S и R, а так же комплиментарные выходы Q и
Q. Входы R и S – асинхронные, потому что они работают независимо от сигнала на
тактовом входе. Напряжение питания +5В подаётся на контакт 14, а питание 0В на
контакт 7. Для защиты схемы от электрических помех на выходы питания ставится
электролитический конденсатор К–53–14-1,6В-6,8 мкФ. Для защиты от низкочастотных
помех, между контактами питания и заземления, ставятся керамические конденсаторы
типа КМ-5б-Н90-0,047 мкФ.
+ 80 +
20
+ 80 +
20 На входы А и В сумматора ( ДД3 )
последовательно начиная с младшего разряда подаются числа из четырехразрядных
регистров ( ДД1 и ДД2 ). Полученная сумма с выхода сумматора записывается в
регистр ( ДД4 ). Полученный в результате перенос записывается Д – триггером (
ДД5 ), с выхода которого он поступает на вход входного переноса сумматора, для
сложения его со следующими разрядами. К
155 ИР 1 2.2.2.Расчет
быстродействия. T задержки ср.
н.с. 2.2.3 Расчёт
надёжности. Надёжность – это свойство объекта выполнять заданные функции,
сохраняя значения эксплуатационных параметров в допустимых приделах в
соответствии с установленными нормами его эксплуатации, ремонта, технического
обслуживания и транспортировки. изделия проводят на этапе
эскизного проектирования. В результате предварительного расчёта определяются все
основные параметры: Где N – число группы "компонентов надёжности", имеющие разные
интенсивности отказов. – интенсивность отказа элементов в i – ой
группе. б) Время
наработки на отказ определяется по формуле 10. в)
Вероятность безотказной работы определяется по формуле 11. 1 Контактные разводы. 0.062 . 6 0.1 По формуле 9 получим интенсивность
отказов для всего изделия: По
формуле 10 определим время наработки на отказ: По
формуле 11 определим вероятность безотказной работы для 100 часов, 1000 часов и
10000 часов. Ведётся на этапе техниического
проектирования. Формулы для расчёта показателей те же, но следует учитывать
электрический режим работы схемы и условия эксплуатации, вибрации и т.д. по формуле 12, а температурный коэффициент
берётся равный 1. Коэффициент нагрузки для ИМС определяется по нагрузочной
способности (через коэффициент разветвления). – коэффициент разветвления рабочий (вычисляется). Для конденсаторов
коэффициент нагрузки через напряжение по формуле 13. В
таблице 9 приведены паказатели надёжности всего изделия К155ИР1. Пайка. -5 0.01 10 -5 0.01 2.4 Конструкционный расчёт печатной платы. d – диаметр отверстия. S – расстояние между контактными площадками или контактной площадкой
и проводником. Диаметр металлизированных монтажных отверстий, выбирается в
зависимости от диаметра вставляемого в него выхода и от толщины ПП. В схеме
два различных вида диаметров выводов. У ИМС и керамических конденсаторов
диаметры выводов составляют 0.5мм. Для обеспечения высокого качества пайки и надёжности
соединения, различие диаметров выводов и металлизированного отверстия не должно
быть больше 0.4 мм. При разработке конструкции ПП решают задачу размещения
элементов на ПП, трассировки печатных проводников, выбора метода изготовления
ПП. Выбираем ПП второго класса.
Расчёт геометрических размеров ПП по оси X: 1 = Lx + r 2 Lx и Ly – длинна и ширина ИМС. – количество шагов по осям "X" и "Y". Ширина печатного проводника выбирается из следуемых
показателей:
| |
