Файл: Проектирование цифрового арифметикологического устройства на интегральных микросхемах.doc

Расчет количества необходимых микросхем проводился, например, для блока вычитания, следующим образом: полный сумматор использует 2 вентиля XOR, 2 вентиля AND и один вентиль OR. Всего блоков полных сумматоров 32, по количеству разрядов операндов. Получается, что блоков XOR, как и AND используется 2 х 32, т.е. 64. А вентилей OR 32. Микросхема КР 1564 ЛИ1, к примеру, имеет в своем составе 4 вентиля “И”. Следовательно, микросхем КР 1564 ЛИ1 нам потребуется 64 / 4, т.е. 16. То же справедливо и для остальных микросхем.

Расчетное количество микросхем, их мощности и быстродействия приведены в таблице 2.1.

Сводная таблица по микросхемам

Таблица 2.1. Наименования и количество использованных в курсовой работе микросхем.

Название	Наименование	Зарубежный аналог	Количество использованных схем				Потребляемая мощность одного элемента, мкВт	Быстродействие, нс
			На общей схеме	В блоках		Всего
			На общей схеме	Инверсия ИЛИ	Вычитание	Всего
Восьмиразрядный регистр на D триггерах с общим сбросом	КР 1564 ИР23	74HC273	8	-	-	8	48	18
Двунаправленный инвертирующий буфер	КР 1564 АП3	74HC245	8	4	4	16	48	10
Приоритетный шифратор 8 на 3	КР 1564 ИВ1	74HC148N	2	-	-	2	24	36
4 RS триггера	КР 1564 ТР2	74HC279	1	-	-	1	12	7

6 элементов НЕ	КР 1564 ЛН1	74HC04	2	6	6	14	12	7
4 элемента ИЛИ	КР 1564 ЛЛ1	74HC32	4	8	8	20	12	17
4 элемента И	КР 1564 ЛИ1	74HC08	1	-	16	17	12	17
4 элемента исключающее ИЛИ	КР 1564 ЛП5	74HC86	-	-	16	16	12	20

1 2 3 4 5 6 7 8

Характеристики микросхем

Восьмиразрядный регистр на D триггерах с общим сбросом (КР 1564 ИР23)

Рисунок 2.13. Условное графическое обозначение, таблица истинности и назначения выводом микросхем

Рисунок 2.14. Электрические параметры микросхемы

Рисунок 2.15. Электрические параметры микросхемы (продолжение)

Два четырёхразрядных шинных формирователя с инверсией и тремя состояниями на выходе (КР 1564 АП3).

Рисунок 2.16. Условное графическое обозначение, таблица истинности

Рисунок 2.17. Электрические параметры микросхемы

Шифратор приоритетов 8-3 (КР 1564 ИВ1)

Рисунок 2.18. Условное графическое обозначение

Рисунок 2.19. Электрические параметры микросхемы.

Четыре RS триггера (КР 1564 ТР2)

Диапазон напряжений питания от 2,0 В до 6,0 В.

Диапазон рабочих температур от -40 °С до + 85 °С.

Потребляемый ток питания 2 мкА при 25 °С

Рисунок 2.20. Условное графическое обозначение, таблица состояний.

Шесть логических элементов НЕ (1564ЛН1)

Рисунок 2.21. Условное графическое обозначение, назначение выводов.

Рисунок 2.22. Электрические параметры микросхемы.

Четыре логических элемента 2ИЛИ (КР1564ЛЛ1)

Рисунок 2.23. Условное графическое обозначение, назначение выводов.

Рисунок 2.24. Электрические параметры микросхемы.

Четыре логических элемента 2И (КР 1564 ЛИ1)

Рисунок 2.25. Условное графическое обозначение, назначение выводов.

Рисунок 2.26. Электрические параметры микросхемы.

Рисунок 2.27. Электрические параметры микросхемы (продолжение)

Четыре двухвходовых элемента «исключающее ИЛИ» (КР 1564 ЛП5)

Рисунок 2.28. Условное графическое обозначение, назначение выводов.

Рисунок 2.29. Электрические параметры микросхемы.

Расчет мощности потребления и быстродействия микросхем.

Восьмиразрядный регистр на D триггерах с общим сбросом

(КР 1564 ИР23)

P_макс=I_пот*U_пит=8 мкА * 6 В = 48 мкВт

t_зад

=18 нс

n = 8 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 48 мкВт * 8 = 384 мкВт

Два четырёхразрядных шинных формирователя с инверсией и тремя состояниями на выходе (КР 1564 АП3).

P_макс=I_пот*U_пит=8 мкА * 6 В = 48 мкВт

t_зад=10 нс

n = 16 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 48 мкВт * 16 = 768 мкВт

Шифратор приоритетов 8-3 (КР 1564 ИВ1)

P_макс=I_пот*U_пит=4 мкА * 6 В = 24 мкВт

t_зад=36 нс

n = 2 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 24 мкВт * 2 = 48 мкВт

4 RS триггера (КР 1564 ТР2)

P_макс=I_пот*U_пит=2 мкА * 6 В = 12 мкВт

t_зад=7 нс

n = 1 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 12 мкВт * 1 = 12 мкВт

Шесть логических элементов НЕ (1564ЛН1)

P_макс=I_пот*U_пит=2 мкА * 6 В = 12 мкВт

t_зад=7 нс

n = 14 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 12 мкВт * 14 = 168 мкВт

4 элемента 2ИЛИ (КР1564ЛЛ1)

P_макс=I_пот*U_пит=2 мкА * 6 В = 12 мкВт

t_зад=17 нс

n = 20 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 12 мкВт * 20 = 240 мкВт

4 логических элемента 2И (КР 1564 ЛИ1)

P_макс=I_пот*U_пит=2 мкА * 6 В = 12 мкВт

t_зад=17 нс

n = 17 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 12 мкВт * 17 = 204 мкВт

Четыре двухвходовых элемента «Исключающее ИЛИ»

(КР 1564 ЛП5)

P_макс=I_пот*U_пит=2 мкА * 6 В = 12 мкА

t_зад=20 нс

n = 16 микросхем

P_сумм= P_макс* n = 12 мкВт * 16 = 192 мкВт

Мощность всей микросхемы равна:
P = 384 + 768 + 48 + 12 + 168 + 240 + 204 + 192= 2016 мкВт = 2 мВт

Из приведённых выше расчетов видно, что суммарная мощность потребления всех микросхем вычислительного устройства равна 2 мВт, что удовлетворяет заданному ограничению в 100 мВт.