Динамические параметры микросхем ТТЛ и ТТЛШ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Информационные и управляющие микропроцессорные системы ч. 2»

на тему:

«Разработка комбинационного логического автомата на

интегральных микросхемах»

 

 

Выполнил: студент группы 6-76к

Рябинин А.А.

Проверил:

 

Иваново 2015

Содержание

 

 

1.	Разработка схемы комбинационного логического автомата …………….
2.	Разработка печатной платы комбинационного логического автомата ….
3.	Расчет печатной платы на вибропрочность …………………………….....
4.	Расчет источника питания ……………………………………………….…
Заключение ….............…………………..………………………………………
Список использованных источников ………………..………….……..……….

 

 

Разработка схемы комбинационного логического автомата

 

Данный комбинационный логический автомат служит для сложения чисел 3 и 3 по заданной функции F = X1 + Х2.

1.1. Преобразуем десятичные числа входных переменных в двоичный четырехразрядный код: 3₁₀ = 0011₂ .

1.2. Каждому разряду двоичного кода входных переменных присвоим произвольное буквенное обозначение и представим в виде таблицы 1.1.

Табл. 1.1.

Таблица чисел.

 

Десятичное значение числа	Двоичное значение числа	Буквенное обозначение числа
А	В	С	D

 

1.3. Используя буквенные обозначения заданных входных переменных, напишем уравнение: F = 3₁₀ + 3₁₀ = 0011₂ + 0011₂ = + =

1.4. Произведем упрощение выражения используя законы алгебры логики (алгебры Буля) : не требуется F=

1.5. Построим схему заданного комбинационного автомата, используя электромагнитные реле:

а) по уравнению F = (рис. 1.1.).

Рис. 1.1. Контактный комбинационный автомат,

собранный по уравнению F =

 

1.6. Построим варианты бесконтактных схем комбинационного логического автомата на основе интегральных микросхем по упрощенному уравнению F = :

а) на произвольных логических элементах (рис. 1.3.).

Рис. 1.3. Комбинационный логический автомат

на произвольных логических элементах

б) только на элементах И-НЕ (рис. 1.4.).

Рис. 1.4. Комбинационный логический автомат

на логических элементах типа И-НЕ

 

Разработка печатной платы комбинационного логического

Автомата

 

Разработаем печатную плату комбинационного логического автомата, используя только элементы И-НЕ микросхем серии 155 (555).

2.1. Используем одностороннюю печатную плату, изготовленную из фольгированного стеклотекстолита марки СФ-1-35 простой прямоугольной формы с толщиной фольги h_ф = 0,035 мм.

2.2. В устройстве используем две микросхемы К555ЛА3 (импортный аналог SN74LS00), имеющей в своем составе 4 элемента 2И-НЕ. Параметры микросхемы приведены в таблице 2.1.

Электрические параметры микросхемы К555ЛА3:

· Напряжение источника питания, U_и.п., 5В;

· Ток потребления, 11.5 мА

· Допускаемое отклонение напряжения питания, 5%;

· Выходное напряжение логического 0 U_вых0, не более 0,4В;

· Выходное напряжение логической 1 U_вых1, не менее 2,4В;

· Входное напряжение логического 0 U_вых0, не более 0,8В;

· Входное напряжение логической 1 U_вых1, не менее 2,0В.

Табл. 2.1.

Динамические параметры микросхем ТТЛ и ТТЛШ

Параметр	Обозн.	Единицы измер.	К555ЛА3
Потребляемая мощность на логический элемент	Pпот	мВт
Среднее время задержки распространения	tзд.р	нс	9.5
Энергия переключения	Эпот	нДж
Входной ток лог. 0	Iвх0	мА	0.4
Входной ток лог. 1	Iвх1	мА	0.02
Выходной ток лог. 0	Iвых0	мА
Выходной ток лог. 1	Iвых1	мА	0.4
Параметры нагрузки: сопротивление	Rн	кОм
Параметры нагрузки: емкость	Cн	пФ

Геометрические и установочные размеры микросхемы приведены на рис. 2.1.

 

 

Рис.2.1. Геометрические и установочные размеры К555ЛА3

 

4 элемента 2И-НЕ

Состав микросхемы К555ЛА3 приведен на рис 2.2.

 

 

Рис. 2.2. Состав К555ЛА3

 

 

2.3. Исходя из геометрических размеров элементов, устанавливаемых на ПП и их количества, определим размер печатной платы устройства (рис. 2.3.)

 

 

Рис. 2.3. Габаритные размеры печатной платы

и разводка печатных проводников

 

Для печатной платы принимаем габариты: ширина - а = 0,04 м, высота - b = 0,035, толщина - h = 0,0015 м.

2.4. Расчет диаметра контактных площадок.

Минимальный диаметр контактной (КП) площадки определяем из условия со­хранения целостности КП (отсутствие разрывов) при сверлении платы. При этом учитываем явление подтравливания и разращивания проводящего слоя, погрешности положения отверстия относительно КП.

Минимальный диаметр КП для печатных плат (ПП), изготовленных химическим мето­дом: , где

D_imin - минимальный эффективный диаметр КП, мм;

h_ф - толщина фольги, мм.

Минимальный эффективный диаметр КП :

, где

b_m - расстояние от края просверленного отверстия до края КП, b_m = 0,15 мм.;

d_max - максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

δ_отв - погрешность расположения отверстия, мм;

δ_КП - погрешность расположения КП, мм.

Максимальный диаметр просверленного отверстия: , где

d_CB - диаметр сверла, мм;

∆d - погрешность диаметра отверстия, обусловленная биением сверла и точностью его заточки, ∆d = 0,02 мм.

С учетом толщины металлизации в отверстии и некоторой усадки диэлек­трической подложки фольгированного материала принимаем:

, где

d_м.отв - диаметр металлизированного отверстия, d_м.отв = 0,35 мм.

Погрешность расположения отверстия: , где

δ₀ - погрешность расположения отверстия относительно координатной сет­ки, обусловленная точностью сверлильного станка, δ₀ = (0,02 ÷ 0,1) мм.;

δ_б - погрешность базирования плат на сверлильном станке, δ_б = (0,01 ÷ 0,03) мм.

Погрешности расположения КП : , где

δ_Ш - погрешность расположения КП относительно координатной сетки на фотошаблоне, δ_Ш = 0,05 мм.;

δ_Э - погрешность расположения печатных элементов при экспонировании, δ_Э = 0,02 мм;

δ_П - погрешность расположения базового отверстия на фотошаблоне, δ_П = =0,03 мм;

δ_З - погрешность расположения базового отверстия на заготовке, δ_З = =0,02мм.

Минимальный диаметр КП: ,

Максимальный диаметр КП: , где

D_Ш.max - максимальный диаметр окна фотошаблона, мм;

∆Э - погрешность диаметра фотокопии КП при экспонировании рисунка, ∆Э=(0,01÷ 0,03) мм.

Максимальный диаметр окна фотошаблона: , где

D_Ш.min - минимальный диаметр окна фотошаблона, мм;

∆D_Ш - погрешность изготовления фотошаблона, ∆D_Ш = (0,01 ÷ 0,03) мм.

Минимальный диаметр окна фотошаблона с учетом возможного умень­шения диаметра за счет подсвета при экспонировании рисунка:

, .

Для печатной платы, изготовленной электрохимическим (полуаддитивным) методом при фотохимическом способе получения рисунка:

, ,

2.5. Расчет ширины проводников.

Минимальную ширину проводников определяем из условия достаточного сцепления (без отслаивания) проводника с диэлектриком. Сцепление зависит от свойств материала основания и гальваностойкости оксидного слоя фольги.

Минимальная ширина проводников для ПП, изготавливаемых химиче­ским методом: , где

t'_Пi.min = 0,18 мм. - минимальная эффективная ширина проводника;

Минимальная и максимальная ширина линий на фотошаблоне:

, , где

∆t_Ш = 0,04 мм. - погрешность изготовления линий на фотошаблоне;

,

Максимальная толщина проводников в слое:

,

2.12. Расчет минимальных расстояний между элементами проводящего ри­сунка (ПР).

Минимальный размер определяется заданным значением сопротивления изоляции при рабочем напряжении схемы или техническим требованиями на ПП. Фактический зазор между элементами ПР зависит от шага элементов, их максимальных размеров и точности расположения относительно заданных ко­ординат.

Минимальное расстояние между проводником и КП:

, где

L₀ - расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

δ_Шt = 0,03 мм. - погрешность расположения относительно координатной сетки на фо­тошаблоне проводника.

Минимальное расстояние между двумя КП:

,

Минимальное расстояние между двумя проводниками:

,

Минимальное расстояние между проводником и КП на фотошаблоне:

,

Минимальное расстояние между двумя КП на фотошаблоне:

,

Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотошаблоне

,

2.6. Расчет числа проводников, прокладываемых между двумя соседними КП металлизированных отверстий.

Минимальное расстояние между двумя КП металлизированных отверстий: , где

D_1max, D_2max - максимальные диаметры КП металлизированных отверстий, мм.;

n_n - количество проводников;

S_min = (0,25 ÷ 0,3) мм. - минимальное расстояние между проводником и КП;

δ_Шt = 0,045 мм. - погрешность расположения проводника относительно координатной сетки на фотошаблоне;

t_Пmax - максимальная ширина печатного проводника, мм.

, где

J = 30 А/мм² - плотность тока.

Количество проводников между двумя соседними КП при D₁ = D₂:

, .