Курсовая работа: Разработка конструкции АЛУ
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Выбор элементной базы
Развитие микроэлектроники способствовало развитию малогабаритных, высоконадёжных и экономичных устройств на основании цифровых ИМС Требования увеличения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности вычислительных устройств привели к созданию серий цифровых микросхем. За время развития цифровых микросхем базовые типы логики развивались в следующей последовательности:
1) диодно-транзисторная логика (ДТЛ);
2) транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);
3) эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);
4) транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки (ТТЛШ);
5) интегрально-инжекционная логика (ИИЛ);
На данный момент наибольшее распространение получили схемы с применением элементов ТТЛ. Это вызвано тем, что ИМС на элементах ТТЛ при относительно небольшой потребляемой мощности имеют довольно высокое быстродействие. Использование в ИМС на элементах ТТЛ переходов Шотки ещё более увеличило быстродействие схем и дало возможность создавать маломощные быстродействующие ИМС.
Для курсового проекта выбраем микросхемы серии К1533
Этот комплекс микросхем выполнен по ТТЛ – технологии, характеризуются архитектурным единством, которое обеспечивается автономностью и функциональной законченностью отдельных микросхем, унификацией их интерфейса, программируемостью микросхем, их логической и электрической совместимостью. Низкое быстродействие и низкое потребление - SN74ALS обеспечивают широкое применение при создании средств вычислительной техники.
Эти микросхемы в рабочем состоянии будут иметь температуру своего корпуса -50º, а могут выдерживать температуру до -70º, поэтому эти микросхемы наиболее удобны для применения в бортовой аппаратуре на
высокой высоте при низких температурах.
Выбираем микросхемы из серии К1533
Таблица 1.
Операции выполняемые АЛУ
| Выбор функции | Положительная логика | ||
Логические операции ( M=1 ) | Арифметико- логические операции (M=0) | ||
 =1 | =0 | ||
| 0000 |  | X | X+1 |
| 0001 |  |  | +1 |
| 0010 |  |  | +1 |
| 0011 | 0 | -1( дополнение до2 ) | 0 |
| 0100 |  | X+ | X++1 |
| 0101 |  | XY+ | XY++1 |
| 0110 |  | X - Y - 1 | X-Y |
| 0111 | | -1 | |
| 1000 |  | X+XY | X+XY+1 |
| 1001 |  | X+Y | X+Y+1 |
| 1010 |  | + XY | +XY+1 |
| 1011 |  | XY-1 | XY |
| 1100 |  | X+X` | X+X`+1 |
| 1101 | | +A | +A+1 |
| 1110 | | +A | +A +1 |
| 1111 |  | X-1 | X |
Таблица 1.2
Таблица истинности
| Входы | Выходы | ||||||||||||
 | G0 | P0 | G1 | P1 | G2 | P2 | G3 | P3 | CR(n+x) | CR(n+y) | CR(n+z) | CRG | CRP |
X 1 | 0 X | X 0 | X X | X X | X X | X X | X X | X X | 1 1 | ||||
| Все остальные комбинации | 0 | ||||||||||||
X X X | X 0 X | X X 0 | 0 X X | X 0 0 | X X X | XXX | XXX | XXX | 1 1 1 | ||||
| Все остальные комбинации | 0 | ||||||||||||
X X X 1 | XX 0 X | XXX 0 | X 0 XX | XX 0 0 | X 0 0 0 | XXXX | XXXX | XXXX | 1 1 1 1 | ||||
| Все остальные комбинации | 0 | ||||||||||||
X X X X | XXX 0 | XXXX | XX 0 X | XXX 0 | X 0 XX | XX 0 0 | 0 XXX | X 0 0 0 | 1 1 1 1 | ||||
| Все остальные комбинации | 0 | ||||||||||||
| X | X | 0 | X | 0 | X | 0 | X | 0 | 0 | ||||
| Все остальные комбинации | 1 . | ||||||||||||
Так как в данном модуле конденсаторы необходимы для блокировки низкочастотных помех, поступающих на схему по шине питания, и как таковые не участвуют в работе мультиплексора, то целесообразно использовать низковольтные конденсаторы. Результаты сравнения параметров конденсаторов приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3
Сравнения параметров конденсаторов
| Тип конденсаторов | Обоз-начение | Параметры | |||
Номинальная емкость, Пф | Номиналье напряжение В | Номинальное значение ТКЕ при 20-850 0 C (ТКЕ*106,1/0С) | Масса, г, не более | ||
| Керамические монолитные | КМ-5 | 16пФ -0,015мкФ | 100 | +33 до-1500 | 0,7-3 |
| Керамические дисковые | КД-1 | 1-1000 | 160 | +100 до -1500 | 0,3-1 |
| Стеклокера- мические | СКМ-1 | 10-680 | 125 | 0до-330 | 1 |
| Слюдяные | КСО-10 | 47-27000 | 2000 | +50 | 60 |
Выбираем керамические монолитные конденсаторы. Среди элементов, входящих в группу, наиболее оптимальным является конденсатор КМ-5А с разнонаправленными выводами. Они отличаются относительно большой реактивной мощностью, низкими потерями, высоким сопротивлением изоляции, стабильным температурным коэфицентом емкости. Конденсатор КМ-5 имеет следующие параметры:
1) номинальная емкость 200 пФ;
2) номинальное напряжение 160В;
3) номинальное значение ТКЕ при 20-280 0 C (ТКЕ * 160,1/ 0 C)-47;
4) масса 0,8 г;
5) ширина 4.5 мм;
6) длинна 5 мм;
7) расстояние между выводами 3,3 мм;
8) длинна вывода 25 мм;
9) коэфицент абсорбции 5-15%;
10) индуктивность 2-5 нГн;
11) резонансная частота 1-5000 МГц;
Важными характеристиками конденсатора КМ-5 являются небольшая масса(сокращается масса всего блока, что в свою очередь приводит к уменьшению частоты собственных колебаний) и небольшие размеры (способствуют более плотной компоновке элементов и соответственно снижению габаритов платы).
1.2 Основные требования к конструкции блока