3.2. Выбор наилучшего варианта реализации

Заданным критерием оптимизации является максимальное быстродействие.

Из схемы 1 видно, что основные временные задержки будут возникать при переключении D-триггера, счетчики являются синхронными. Схема №2 так же имеет D-триггер, который выдает на выходе единичный сигнал необходимой нам длительности, но кроме этого на них присутствует дополнительная логика состоящая из элементов сравнения: компаратора, а так же дополнительные элементы “и” и “или”. Это звено дает дополнительную задержку в цикле работы.

В схеме построенной на реверсивных счетчиках сигнал будет проходить через 2 четырехвходовых счетчика ИЕ7, D-триггер и двухвходовой элемент “и”. Во второй схеме – через 2 асинхронных счетчика, два компаратора (два на 4 разряда), элемента “и” на 4 входа, элементы “и” на два входа и D-триггер.

Итак, по критерию максимального быстродействия, выберем схему реализации на основе реверсивного счетчика.

4. Выбор и описание используемой серии элементов

4.1. Выбор типа системы элементов и конкретной серии

У нас в стране обширна номенклатура выпускаемых интегральных микросхем, делящихся на серии элементов по способу функциональной организации: КМОП, ТТЛ(Ш), ЭСЛ.

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики).

В ТТЛШ реверсивные счетчики и D-триггеры присутствуют в серии 533 (микросхемы К555ИЕ7 и К555ТМ2 соответственно).

4.2. Описание элементов используемой серии в целом

Высокое быстродействие в сочетании с низкой потребляемой мощностью и большой нагрузочной способностью, широкий набор логических и интерфейсных микросхем серии 1533 позволяет создавать вычислительные устройства цифровой автоматики с качественно новыми характеристиками и высокими технико-экономическими показателями.

Существенной особенностью серии KPL533 является наличие интерфейсных и буферных микросхем, обладающих повышенной нагрузочной способностью по выходу в состоянии высокого и низкого уровня (10Н=15 мА, [q^=24 мА) и меньшей, в сравнении с серией КР1531, мощностью потребления при практически сравнимом быстродействии. Микросхемы серии КР1533, имеющие функциональные аналоги в других сериях, совпадают с ними в части разводки выводов в корпусе. Это позволяет проводить полную замену микросхем серий К555, К533, К155, КР1531 и добиваться уменьшения размеров блоков питания, уменьшения рассеиваемой мощности и повышения надежности.

Микросхемы серии КР1554 обладая всеми преимуществами КМОП микросхем, превзошли новейшие серии ТТЛ ИС по быстродействию и нагрузочной способности по выходу, что позволит разработчикам аппаратуры существенно улучшить технические и технико-экономические характеристики разрабатываемых изделий.

Сравнительные характеристики серий логических микросхем параметров микросхем-аналогов. Все изменения в установленном порядке вносятся в технические условия, номера которых приведены в описании на каждую микросхему.

Таблица 4.1

Наименование параметра	Обозн.	К555	КР1533	КР1561	1564	КР1554	Единица изме­рения
Технология		ТТЛШ	ТТЛШ	КМОП	КМОП	КМОП
Аналог		74LS	74ALS	Н4000	74НС	74АС
Диапазон напряжений питания	Ucc	5+5*	5+10*	3,0-15	2.0-6.0	2.0-6,0	В
Диапазон температур	т	-10+70	-10+70	-10+70	-40+85	-40+85	°С
Входное	UlH	2,0	2.0	3,15	3.15	3,15	В
напряжение	UlL	0.8	О.В	0.9	0,9	1.35	в
Выходное	Ион	2.7	2.7	UccrO.1	UCC-0,1	Ucc-0,1	в
напряжение	%	0.5	0,5	0.1	0,1	0.1	В
Входной ТОК	IlH	20	20	+0.3	+1.0	+1,0	мкА
1ц	-400	-200	-0,3	-1.0	-1.0	мкА
Выходной ТОК		-0.4	-0,4	-0.44	-4,0	-24	мА
%	6,0	8.0	0.44	. 4,0	24	мА
Запас помехоустойчивости тип/макс		0,3 0.7	0.4 0,7	0,8 1.25	0,6 1,25 '	1.25 1.25	В
Ток потребления на вентиль	h	0.4	0,2	0,0005	0.0005	0,0005	мА
Мощность потребления на вентиль (статическая)	Рв	2,0	1.2	0,0025	0,0025	0.0025	нбт
Энергия переключения	э	14.0	6.6	0.02	0,02	0.01	пДж
Частота переключения СЬтриггера	рмакс	33.0	50.0	6.0	50,0	150.0	НГи
Время задержки распростра­нения (ЛАЗ) тип/макс	ч	10.0 15,0	5.0 11.0	40.0 160,0	10,0 23,0	4.0 8,5	нс
Время задержки распростра­нения (ТМ2) (вход С - выход данных) тип/макс	tp	25.0 40,0	12.0 1.8,0	60.0 420.0	23,0 44.0	8.0 10,5	НС

Примечания.

1. Статические параметры представлены для диапазона температур.

2. Значения параметров 1в, Рв. Э. FMaKC. рассчитаны по типовым значениям.

3. Значения параметров tp представлены для К555 при U(x=5,OB, CL=15n®; для КР1533, 1564, КР1554 - при UCq=5. ОВ+10*. CL=SOnO; типовое значение - при 25°С; максимальное значение для КР1533 - в диапазоне от -10 до +70°С; максимальное значение для для КР1554 - в диапазоне от -45 до +85°С,