Схема МГИС в двух вариантах

 

 

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………….4

2. Вариант №1…………………………………………………………………5

  2.1. Разработка функциональной схемы 1-го варианта…………………...5

  2.2. Разработка принципиальной схемы 1-го варианта……………………5

  2.2.1. Схема автоматической установки нуля……………………………..5

   2.2.2. Схема  устранения дребезга контактов………………………………6

   2.2.3. Управляемый  генератор импульсов…………………………………7

   2.2.4. Устройство  управления………………………………………………7

   2.2.5. Формирование  заданных импульсов………………………………...8

     2.2.5.1. ФКИ1…………………………………………………………….....8

     2.2.5.2. ФКИ2…………………………………………………………….....8

     2.2.5.3. ФКИ3…………………………………………………………….....9

     2.2.5.4. ФКИ4………………………………………………………………10

     2.2.5.5. ФКИ5………………………………………………………………10

     2.2.5.6. СЗ1…………………………………………………………………11

     2.2.5.7. СЗ2…………………………………………………………………11

     2.2.5.8. Монтажное «И»…………………………………………………..12

   2.2.6. Анализ  нестабильности временных диаграмм…………………….12

   2.2.7. Устройство  формирования сигналов……………………………….13

     2.2.7.1. Монтажное «И»…………………………………………………..13

     2.2.7.2. Буферный элемент ТТЛ………………………………………….14

     2.2.7.3. Преобразование уровня ТТЛ-ЭСЛ……………………………...14

     2.2.7.4. Преобразование уровня ТТЛ-КМОТЛ………………………….14

     2.2.7.5. Расчет буфера аналогового выхода……………………………..15

3. Вариант №2…………………………………………………………...……17

  3.1. Разработка  функциональной схемы 2-го варианта…………………..17

  3.2. Разработка  принципиальной схемы 2-го варианта…………………..17

    3.2.1. Управляемый  генератор импульсов……………………………….18

    3.2.2. Таблица  прошивки ППЗУ………………………………………….19

4. Заключение………………………………………………………………...20

5. Литература…………………………………………………………………20

6. Графический  материал……………………………………………………21

  6.1. Функциональные схемы…...……..…..………………………………..21

  6.2. Временные  диаграммы……………………..………………………….22

  6.3. Принципиальная  схема 1-го варианта…..……………………………26

  6.4. Принципиальная  схема 2-го варианта…..……………………………27

7.1. Спецификация  элементов 1-го варианта………………………………28

7.2. Спецификация  элементов 2-го варианта….…………………………...29 

 

1. Введение

     В данном курсовом проекте согласно техническому заданию требуется разработать  схему МГИС в двух вариантах.

     В первом варианте на логических ИМС  серии 155 с четырьмя выходными каналами (аналоговый, ТТЛ, КМОПТЛ, ЭСЛ) и заданными требованиями к нестабильности (при «расширении» длительность информационной части не более 199 мкс; при «сжатии» длительность импульсов и пауз не менее 1 мкс). При этом максимальное число корпусов без учета ОУ и ПУ ЭСЛ равно 6.

     Во  втором варианте на любых ИМС (кроме 155РЕ3) с одним выходом ТТЛ и  схема управления без буферных элементов. При этом максимальное число корпусов равно 4.

     В обоих вариантах есть два режима работы: автоматический и ручной. В  любом режиме первый запуск от кнопки «пуск», переключение режимов с помощью  тумблера.

Рис.1. Временная  диаграмма аналогового выхода.

2. Вариант №1

2.1 Разработка функциональной схемы 1-го варианта

   В схему  многоканального генератора импульсных сигналов входят:

1. Схема автоматической установки нуля.
2. Схема устранения дребезга контактов.
3. Управляемый генератор импульсов.
4. Формирователи короткого импульса (5 штук).
5. Схемы задержки (2 штуки).
6. Устройство формирования сигналов.
7. Устройство управления.

   В исходном состоянии (САУН не заряжен) комбинация входных сигналов устанавливает  RS триггер с инверсными входами в состояние логической единицы, запрещающее работу управляемого генератора импульсов. Когда САУН зарядится, входная комбинация переведет триггер в режим хранения (т.е. на выходе сохранится единица, запрещающая работу генератора). При нажатии кнопки «пуск» СУДК формирует импульс длительностью 10 мкс, который переводит триггер в состояние логического нуля, разрешающее работу генератора. Импульсы с прямого выхода генератора поступают на ФКИ1, ФКИ2, с инверсного – на ФКИ5. С выхода ФКИ2 импульсы поступают на ФКИ3, ФКИ4 и СЗ1, а с выхода ФКИ5 – на СЗ2. Сигналы с выходов ФКИ3 и ФКИ5 объединяются по функции «или-не» и вместе с сигналами с выходов ФКИ1, ФКИ4, СЗ1 и СЗ2 поступают на устройство формирования сигналов, где формируются аналоговый, ТТЛ, КМОТЛ и ЭСЛ выходы. Остановка в ручном режиме происходит по последнему импульсу (от СЗ2), который после инвертирования и объединения по «и» с сигналом от САУН устанавливает триггер в состояние логической единицы, запрещающее работу генератора. При этом выходы генератора остаются в том же состоянии, что позволяет закончить работу схем ФКИ5 и СЗ2. В автоматическом режиме после запуска триггер своего состояния не меняет, и генератор работает без остановки.     
 

2.2 Разработка принципиальной схемы 1-го варианта 

2.2.1. Схема автоматической установки нуля.

     Необходимо  обеспечить установку схемы в  исходное состояние при включении  питания. 
 

Примем R1=1 кОм и рассчитаем С1: 

Примем С1=75 мкФ. 
 

2.2.2. Схема устранения дребезга контактов.

     При нажатии кнопки SB «Пуск» происходит дребезг контактов кнопки в течении 10 мс, с частотой 500 Гц. В результате вместо одного получаем несколько импульсов. Для устранения дребезга используется формирователь одиночного импульса длительностью 10 мкс. 
 
 

Примем R2=1 кОм и рассчитаем C2: 
 
 
 

Примем 

2.2.3. Управляемый генератор импульсов.

     Генератор формирует меандр с периодом 200 мкс. Реализован на элементах DD2.1 155ЛЕ5 и DD3.1 155ЛН5. Работа генератора разрешается путем подачи на его управляющий вход логического нуля и запрещается путем подачи логической единицы. В генераторе используется кварцевый резонатор ZQ1 с частотой 5 кГц.

T=200 мкс

R5=R6

  

Примем R7=510 Ом

300

Примем R5=R6=1 кОм и рассчитаем C3: 
 

2.2.4. Устройство управления.

     Реализовано на трех элементах DD4.1, DD4.2 155ЛА3 и DD1.1 155ЛИ1.

На элементах  DD4.1, DD4.2 реализован RS триггер с инверсными входами. Прямой выход этого триггера поступает на управляющий вход генератора импульсов, т.е. от состояния триггера зависит будет ли генератор работать.

Режим задается тумблером SA.

      На  элементе DD1.1 собираются по «И» сигналы от САУН, от инверсии выхода СЗ2 в ручном режиме и питание через резистор в автоматическом.  

     Первоначально путем подачи на инверсный вход S логического нуля (из-за того, что САУН ещё не заряжен) и на инверсный вход R логической единицы триггер устанавливается в состояние логической единицы, запрещающей работу генератора. После заряда САУН на оба инверсных входа подаются логические 1, и триггер переходит в режим хранения. После нажатия кнопки SB «пуск» в любом режиме триггер переводится в состояние логического нуля, разрешающее работу генератора. В автоматическом режиме генератор не останавливается и происходит периодическое формирование заданной последовательности. В ручном режиме, остановка происходит по импульсу от СЗ2, который инвертируется и объединяется по «и» с сигналом от САУН. Сигнал с выхода «и» поступает на инверсный вход S и переводит его в режим логической единицы, запрещающий работу генератора.   

2.2.5. Формирование заданных импульсов.

2.2.5.1. ФКИ1.

     Реализуется на элементе сборщике DD1.2 155ЛИ1 и инверторе DD3.2 155ЛН5, импульс формируется на разряде конденсатора.

,  

Примем  Ом и рассчитаем C4: 

«Вилка» для  R8: 
 
 
 

Примем R8=510 Ом, чтобы реализовать ФКИ1 и ФКИ2 с использованием одного инвертора.  
 

Проверим время  восстановления:  
 

2.2.5.2. ФКИ2.

     Реализуется на элементе сборщике DD4.3 155ЛА3 и инверторе DD3.2 155ЛН5, импульс формируется на разряде конденсатора.

,  

Примем  Ом и рассчитаем C5: 

«Вилка» для  R8: 
 
 
 

Примем R8=510 Ом, чтобы реализовать ФКИ1 и ФКИ2 с использованием одного инвертора.  
 

Проверим время  восстановления: 

В ФКИ2 используется переменный резистор.  

2.2.5.3. ФКИ3.

     Реализуется на элементе сборщике DD1.3 155ЛИ1 и инверторе DD3.4 155ЛН5, импульс формируется на разряде конденсатора.

,  

Примем  Ом и рассчитаем C7: 

«Вилка» для  R13: 
 
 
 

Примем R13=390 Ом, чтобы реализовать ФКИ3 и ФКИ4 с использованием одного инвертора. 
 

Проверим время  восстановления:  
 

  2.2.5.4. ФКИ4.

     Реализуется на элементе сборщике DD1.4 155ЛИ1 и инверторе DD3.4 155ЛН5, импульс формируется на разряде конденсатора.

,  

Примем  Ом и рассчитаем C8. 

«Вилка» для  R13: 
 
 
 

Примем R13=390 Ом, чтобы реализовать ФКИ3 и ФКИ4 с использованием одного инвертора. 
 

Проверим время  восстановления

R15=390 Ом 
 

  2.2.5.5. ФКИ5.

     Реализуется на элементе сборщике DD4.4 155ЛА3 и инверторе DD3.3 155ЛН5, импульс формируется на разряде конденсатора.

,  

Примем  Ом и рассчитаем C6. 

«Вилка» для  R9: 
 
 
 

R9 выбираем так, чтобы нагрузка на инвертор была минимальна: 

Следовательно, R9 будет максимальным из «вилки» R9=910 Ом.

Проверим время  восстановления: 
 

2.2.5.6. СЗ1.

     Реализуется на элементе сборщике DD2.2 155ЛЕ5. Задержка формируется на разряде конденсатора. 

Примем R14=910 Ом и рассчитаем С9. 
 
 

Проверим время  восстановления: 
 
 

2.2.5.7. СЗ2.

     Реализуется на элементе сборщике DD2.3 155ЛЕ5. Задержка формируется на разряде конденсатора.