Этап логического проектирования - Разработка цифрового комбинационного устройства демультиплексора

Исходная логическая схема устройства

Исходная логическая схема устройства для данной логической функции показана на рисунке 3.1. Для разработки и создания устройства нам необходимо и достаточно использовать только два типа логических элементов - инвертор и 3ИЛИ-НЕ. Необходимости преобразовывать данную логическую схему нет.

исходная логическая схема устройства

Рисунок 3.1. Исходная логическая схема устройства

Результаты логического моделирования спроектированного устройства

На рисунках 3.2 и 3.3 представлены соответственно созданная логическая схема устройства и результаты логического моделирования спроектированного устройства, удовлетворяющего заданию на курсовой проект.

логическая схема устройства

Рис. 3.2. Логическая схема устройства

результаты логического моделирования устройства

Рис. 3.3. Результаты логического моделирования устройства

IV. Этап схемотехнического проектирования

Электрические схемы используемых логических элементов в КМДП-базисе

На рисунках 4.1 и 4.2 показаны электрические схемы инвертора и элемента 3ИЛИ-НЕ, на рисунках 4.3 и 4.4 - их схемы при расчете в программе Schematics.

электрическая схема инвертора

Рис. 4.1. Электрическая схема инвертора

Рис. 4.2. Электрическая схема элемента 3ИЛИ-НЕ

Рис. 4.3. Инвертор

или-не

Рис. 4.4. 3ИЛИ-НЕ

Предварительный расчет параметров транзисторов

    1. 2. Находим период тактового сигнала при рабочей частоте fT, максимально допустимое время задержки на схеме в целом tСХ и допустимое время задержки на каждый логический элемент tЗД ЭЛ:

, ,

Транзистор мультиплексор сигнал тактовый

3. Выбираем размеры транзисторов в эквивалентном инверторе, обеспечивающем время задержки не хуже tЗД ЭЛ:

Полагая, что, получим

Учитывая вышеприведенные расчеты, мы получили для логических элементов следующие параметры:

Инвертор

, ,

3ИЛИ-НЕ

, ,

Результаты расчета переходных процессов в логических элементах в программе Schematics

На рисунках 4.5 и 4.6 представлены результаты расчетов переходных процессов в логических элементах, используемых при создании демультиплексора, в программе Schematics. Все расчеты удовлетворяют условиям, поставленным в задании на курсовой проект.

результаты расчетов переходных процессов в инверторе

Рис. 4.5. Результаты расчетов переходных процессов в инверторе

, , ,

результаты расчета переходных процессов в элементе 3или-не

Рис. 4.6. Результаты расчета переходных процессов в элементе 3ИЛИ-НЕ

, , ,

Расчет переходного процесса устройства в целом в программе Schematics

На рисунке 4.7 представлен результат расчета переходных процессов для всего устройства в целом программе Schematics.

результат расчета переходных процессов всего устройства

Рис. 4.7. Результат расчета переходных процессов всего устройства

Для данного демультиплексора получены следующие характеристики:

, , ,

V. Этап топологического проектирования

Топология логических элементов

Топология логических элементов Инвертор и 3ИЛИ-НЕ представлены соответственно на рисунках 5.1 и 5.2.

топология инвертора

Рис. 5.1. Топология инвертора

топология элемента 3или-не

Рис. 5.2. Топология элемента 3ИЛИ-НЕ

Расчет максимальной длины межсоединений

Будем считать, что влиянием межсоединений можно пренебречь, если при учете паразитных емкостей и сопротивлений, связанных с разводкой, изменение постоянной времени в цепи составляет не более 5%. В этом случае для однозвенной RC-цепочки можно получить аналитическую оценку максимальной допустимой длины межсоединений, не вносящих существенных искажений в переходной процесс.

Ограничение на длину межсоединений должно быть получено из условия:

М/0=1.05

Отсюда

    (RВЫХ1+ RМ)(СМ +СВХ2)/ (RВЫХ1СВХ2) = 1.05; (RВЫХ1+ М lM/(wMhM)) (е0 еOKlMwM / TOK +СВХ2)/(RВЫХ1СВХ2) = 1.05;

И максимальное значение lM может быть найдено как решение квадратного уравнения

(М е0 еOK / (hMTOK ))lM2 + (RВЫХ1е0 еOKwM / TOK + СВХ2М /(wMhM))lM - - 0.05RВЫХ1 СВХ2 = 0;

Эскиз топологии устройства

Эскиз топологии всего устройства показан ниже на рисунке 5.3.

эскиз топологии устройства

Рис. 5.3. Эскиз топологии устройства

Расчет паразитных сопротивлений и емкостей разводки

Значение емкости оценим по формуле

,

Где

Толщина межслойной изоляции, ,

Площадь обкладок паразитного конденсатора. Площадь обкладок для емкости металл - подложка рассчитывается как площадь участка металлической шины, соединяющего два или несколько электрических узлов с учетом разветвлений.

    -абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, =, - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, .

Что составляет меньше от значения. Следовательно, в дальнейшем мы влияние паразитной емкости учитывать не будем

Похожие статьи




Этап логического проектирования - Разработка цифрового комбинационного устройства демультиплексора

Предыдущая | Следующая