Разработка принципиальной схемы кодера

 

Исходя из полученной структурной схемы кодера и дополнив ее соответствующей схемой управления, получим принципиальную схему.

В качестве схемы управления будем использовать счетчик (отсчитывающий нужное число тактов) и управляемый им мультиплексор (осуществляющий собственно переключение). В схеме используется четырехразрядный счетчик, отсчитывающий 16 тактов. Чтобы ограничить число тактов до 8 в счетчик вводится значение 8. До тех пор, пока счетчик не отсчитал 16 тактов, сигнал с выхода переполнения отсутствует, то есть устанавливается низкий уровень напряжения. Сигнал с выхода изменяет значение Т-триггера (изначально низкий уровень напряжения) на противоположное. Сигнал с инверсного выхода Т-триггера поступает на адресный вход мультиплексора, которому соответствует выход, отражающий положение 1 ключа структурной схемы (информационный вход 01 мультиплексора). Информационная последовательность подается на выход кодера и одновременно поступает на схему деления, которая в течение восьми тактов образует 4 проверочных разряда. После того, как счетчик переполнился, на выходе переполнения устанавливается высокое напряжение. Сигнал на выходе Т-триггера вновь изменится на противоположный (низкий уровень). Соответственно изменится и значение на адресном входе мультиплексора. Система перейдет в состояние, соответствующее положению ключа 2 на структурной схеме - последовательная запись проверочных разрядов из регистра схемы деления в выходной регистр. Сигналы со схемы деления начинают поступать на информационный вход мультиплексора 00. По прошествии четырех тактов проверочные разряды окажутся на выходе кодера.

Используемые микросхемы

 

Рассмотрим микросхемы, используемые при реализации кодирующего устройства. Будем использовать цифровые микросхемы транзисторно-транзиторной логики (ТТЛ) серии К555.

Достоинства микросхем ТТЛ: высокое быстродействие, обширная номенклатура, хорошая помехоустойчивость.

Особенность микросхем серии К555 - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р - n - переходов.

Средняя задержка распространения элементов микросхем серии К555 примерно 15.20 нс.

Стандартные выходные уровни лог.1 составляют 2,4.2,7 В, лог.0 - 0,36.0,5 В.

Напряжение питания микросхем серий ТТЛ 5 В ± 5%.

Входы микросхем серии К555 можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно. На печатных платах с использованием микросхем серии К555 необходима установка блокировочных конденсаторов между цепью +5 В и общим проводом. Их число определяется одним - двумя конденсаторами емкостью 0,033.0,15 мкВ на каждые пять микросхем.

К555ИЕ7.

Двоичный 4-разрядный синхронный счётчик с предустановкой, построенный на основе JK триггеров. Особенностью счетчиков является их построение по синхронному принципу, по которому все триггеры схемы переключаются одновременно от одного счетного импульса. Направление счета в счетчиках определяется состоянием на счетных входах триггера. Условное обозначение и нумерация выводов на рисунке. Параметры микросхемы описаны в таблице 2. Микросхема графически приведена на рисунке 4.

 

Таблица 2

Параметры микросхемы К555ИЕ7.

Pпот, мВт	tзад, нс	fраб, МГц	Число выводов	Напряжение питания, В	Icc, мА	Диапазон рабочих температур С°	tзад, нс (при 0 и1)
176	25/35	25	16	4,75…5,25	33	0…70	16 и18

 

Рис. 4 - Условное графическое обозначение микросхемы К555ИЕ7.

 

Рис. 5 - Внешний вид микросхемы К555ИЕ7.

 

Назначение входов ИЕ7 следующее:

L - вход параллельной загрузки;

CU - прямой счет;

СD - обратный счет;- инверсный статический вход обнуления

(Сброс происходит при R = 0).

Выход PU − инверсный выход переполнения (пока счетчик не переполнился, на выходе высокий уровень).

К555ЛП12.

В качестве сумматоров по модулю 2 будем использовать применение микросхемы К555 ЛП12, которая содержит четыре двухвходовых сумматора по модулю 2. Основные параметры - в таблице 3. Микросхема графически приведена на рисунке 6.

 

Таблица 3

Параметры микросхемы К555ЛП12.

Pпот, мВт	tзад, нс (при С=150пФ)	I0вых, мА	I1вых, мА	Число выводов	Напряжения питания, В	Диапазон рабочих температур С°
30,4	18,5	16	0,4	14	4,75…5,25	-60. +125

 

Микросхема содержит четыре независимых элемента "исключающее ИЛИ" со стандартными выходами ТТЛ, выполняющих функцию  в позитивной логике.

 

Рис. 6 - Условное графическое обозначение микросхемы К555ЛП12.

 

Рис. 7 - Внешний вид микросхемы К555ЛП12.

 

К555ТВ12.

Микросхема содержит два JK-триггера, срабатывающих по перепаду тактового импульса С. Низкий уровень напряжения U⁰ на установочном входе R устанавливает триггер в нулевое состояние вне зависимости от состояния других входов, т.е. вход R имеет наивысший приоритет. При наличии на входе R высокого уровня напряжения U¹ триггер функционирует в соответствии с таблицей истинности.

 

Рис. 8 - Условное графическое обозначение микросхемы К555ТВ12.

К555КП11.

Мультиплексор К555КП11 − двухканальный четырехразрядный мультиплексор, управляется сигналом адресного входа А. При низком уровне напряжения OE на выходы передается информация с соответствующих входов. Представлен на рисунке 9.

 

Таблица 4

Параметры микросхемы К555КП11.

Pпот, мВт	tзад (при 0и1) нс	Число выводов	Напряжение питания, В	Icc, мА	Диапазон рабочих температур С°
190	30 и 27	14	4,75…5,25	20	0…70

 

Рис. 9 - Условное графическое обозначение микросхемы К555КП11.

 

Рис. 10 - Внешний вид микросхемы К555КП11.

 

Четырехразрядный двухканальный мультиплексор. Осуществляет коммутацию двух четырехразрядных чисел (30, 20, 10, 00 - первое число; 31, 21, 11, 01 - второе число). При наличии на входе А логического 0 на выходы передается первое число, а при наличии логической 1 - второе число.

К555ИР16.

Микросхема К555ИР16 - четырехразрядный сдвигающий регистр с возможностью асинхронной параллельной записи и последовательным считыванием. Микросхема имеет вход DR для подачи информации при последовательной записи, четыре входа D1 - D4 для подачи информации при параллельной записи, вход для подачи тактовых импульсов (вывод 9), вход параллельной записи L и прямой и инверсный выходы последнего разряда сдвигающего регистра. Сдвиг данных вправо на 1 позицию происходит согласно каждому положительному перепаду тактового импульса на входе С. Режим работы регистра определяется сигналом, поданным на вход L - при логическом 0 на нем происходит сдвиг информации, поступающей на вход DR, при логической 1 на входе L происходит параллельная запись информации со входов D1 - D4 в триггеры регистра.

 

Таблица 5

Параметры микросхемы К555ИР16.

Pпот, мВт	tзад (при 0и1) нс	fраб, МГц	Число выводов	Напряжение питания, В	Icc, мА	Диапазон рабочих температур С°
180	30 и28	>20	14	4,75…5,25	33	0…70

 

Рис. 11 - Условное графическое обозначение микросхемы К555ИР16.

 

Рис. 12 - Внешний вид микросхемы К555ИР16.

Список литературы

 

1. М. Вернер. Основы кодирования: Учебник для ВУЗов. - М.: Техносфера, 2006. - 288 с.; ил.

2. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации: Учеб. Для студ. вузов. - М.: Высшая школа, 1989 г.

.   Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990 г.

.   Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - 2-е изд., исправленное. - М.: Радио и связь, 1989 г.

.   Справочник по электрическим конденсаторам / М.Н. Дьяконов, В.И. Карабанов, В.И. Пресняков и др.; Под общ. ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. - М.: Радио и связь, 1983. - 576 с.; ил.

 

Приложения

 

Таблица 3.2

Таблица истинности для микросхемы К555ТВ12