Курсовая работа: Преобразователь кодов Манчестер-2
– емкость нагрузки CL =50 пф.
Таблица 2 – Важнейшие динамические характеристики КР1554ЛИ1
| Параметр | Значение | Ед. изм. |
| Время задержки распространения сигнала при включении (tPHL ) | 7,0 (макс.) | нс |
| Время задержки распространения сигнала при выключении (tPLH ) | 7.5 (макс.) | нс |
Статические характеристики полностью идентичны соответствующим характеристикам микросхемы КР1554ЛН1. Среднее значение задержки для всех элементов серии КР1554 равно 3,5 нс.
3.3 Логические элементы «2ИЛИ»
Для реализации функции логического сложения сигналов используем микросхему КР1554ЛЛ1, состоящую из четырёх независимых логических вентилей в одном корпусе. В проектируемом устройстве задействованы два вентиля 2ИЛИ. На рисунке 3.3 представлено условно-графическое представление этой микросхемы и таблица истинности, где H – высокий уровень напряжения, а L – низкий уровень.
| Входы | Выходы | |
| Dn.1 | Dn.2 | Dn |
| L | L | L |
| L | H | H |
| H | L | H |
| H | H | H |
а) б)
Рисунок 3.3 – Таблица истинности (а) и условно-графическое обозначение (б) микросхемы КР1554ЛЛ1
Статические характеристики и динамические характеристики КР1554ЛЛ1 полностью идентичны соответствующим характеристикам микросхемы КР1554ЛИ1, рассмотренной выше.
3.4 Асинхронный RS-триггер
Функцию асинхронного RS-триггера в проектируемом кодере Манчестера-2 могут выполнять микросхемы КР1554ТВ9, КР1554ТВ15, КР1554ТМ2 [9].
ИС КР1554ТВ9 и КР1554ТВ15 состоят из двух независимых JK-триггеров, имеющих общую цепь питания и асинхронные входы установки 
и сброса 
c активным низким уровнем, что позволяет использовать их как RS-триггер. КР1554ТМ2 содержит два независимых D-триггера, каждый из которых имеет два дополнительных входа и асинхронной установки триггера в единичное и нулевое состояние.
Однако в ходе разработки было выяснено, что наиболее оптимальным решением является реализация RS-триггера на базе двух логических вентилей ИЛИ-НЕ [5]. Такую функцию реализует микросхема КР1554ЛЕ1, состоящая из четырёх вентилей ИЛИ-НЕ в одном корпусе. Причины такого решения вполне очевидны: два логических элемента обладают меньшим энергопотреблением, большим быстродействием (9,5 нс для микросхем КР1554ТВ9, КР1554ТВ15 и КР1554ТМ2 против 6,5 нс для КР1554ЛЕ1 выполняющего функцию 2ИЛИ-НЕ), и, в конечном счёте, меньшей аппаратной избыточностью (в структуру производимых промышленностью микросхем-триггеров входит 20-24 логических элемента, в то время как функцию RS-триггера можно реализовать всего лишь на двух), чем микросхемы КР1554ТВ9, КР1554ТВ15 и КР1554ТМ2. На рисунке 3.4 показана структурная схема асинхронного RS-триггера на двухвходовых логических элементах ИЛИ-НЕ, а также его таблица переходов и временная диаграмма.
| S | R | Qn+1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | Qn |
| 1 | 1 | X |
а) б) в)
Рисунок 3.4 – Структурная схема асинхронного RS-триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ (а), его таблица переходов (б) и временные диаграммы (в)
Полная схема кодера Манчестера-2, полученная после объединения описанных выше элементов, показана на рисунке 2.9.
Рисунок 3.5 – Преобразователь кода в Манчестер-2
4. Электрическое моделирование
Рисунок 4.1 – Схема преобразователя кода для моделирования.
Осуществим моделирование полученного преобразователя последовательного двоичного кода в Манчестер-2 в пакете программ схемотехнического моделирования Micro-Cap 7. Благодаря простоте устройства смоделировать работу сразу всего кодера, а не отдельных его узлов. Схема для моделирования представлена на рисунке 4.1.
В качестве источника последовательного кода используем генератор цифровых сигналов Stim1. Зададим цифровой сигнал, например, зацикленную последовательность из шести бит 011010. Данная последовательность выбрана, потому что в ней присутствует все виды переходов и чередований: переход с логического нуля в логическую единицу и наоборот, подряд идущие единицы и нули (два подряд идущих нуля получаются на стыке циклов, каждый из которых начинается и заканчивается нулем). Частоту последовательного двоичного кода установим максимально возможную из рабочего диапазона частот устройства – 80 МГц. При такой частоте длина одного такта составит
. (3)
Окно свойств генератора цифровых сигналов Stim1 c заданными атрибутами представлено на рисунке 4.2.
Сходным образом зададим параметры для генераторов синхросигнала, роль которых также будет выполнять Stim1. Длительность строб-импульса возьмём для удобства равной 1 наносекунде, хотя в идеальном случае длительность строба может быть бесконечно малой. Строб-импульс SYNCB будет находиться в начале такта, а строб SYNCM смещён на полтакта, то есть на 6,25 нс. Окно свойств компонентов Stim1, выполняющих роль генераторов синхроимпульсов представлено на рисунке на 4.3.
В первую очередь проведём моделирование без задержек, чтобы проверить правильно ли в принципе работает созданная схема. Для всех логических компонентов, содержащихся в схеме, в таком режиме моделирования устанавливаются нулевые задержки. Тип моделирования – анализ переходных процессов, длительность моделирования равна 150 нс. Окно настроек моделирования показано на рисунке 4.4.
Рисунок 4.2 – Окно свойств компонента генерирующего входящий двоичный сигнал
а)