Список принятых сокращений

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых сокращений …………………………………… 5

Предисловие ……………………………………………………..… 6

Введение …………………………………………………………… 7

1. Синтез электронных средств ………………………………… 8

1.1. Структурное проектирование ……………………………...… 8

1.2. Логическое проектирование ……………………………….… 9

1.2.1. Методика синтеза комбинационных схем …………… 11

1.2.2. Синтез последовательностных схем ……………….… 13

1.2.2.1. Последовательностные схемы ………………..… 13

1.2.2.2. Методика синтеза последовательностных схем...17

1.3. Синтез ЭС на реальной элементной базе ………………..… 20

1.3.1. Обеспечение коэффициента объединения ………...… 20

1.3.2. Увеличение коэффициента разветвления ………….… 21

1.3.3. Проблема незадействованных входов ……………...… 23

1.3.4. Согласование входных и выходных сигналов ……..… 25

Контрольные вопросы …………………………………………… 26

2. Динамика цифровых схем ………………………………...… 28

2.1. Мощность потребления …………………………………...… 28

2.2. Статические параметры …………………………………...… 28

2.3. Динамические параметры ………………………………...… 29

2.4. Переходные процессы в цифровых схемах ……………...… 32

2.5. Анализ переходных процессов …………………………...… 34

2.5.1. Прохождение одиночного импульса через

последовательную цепочку логических элементов ………... 35

2.5.2. Гонки по тракту ……………………………………...… 37

2.5.3. Гонки по входу ………………………………………… 41

2.5.4. Гонки в последовательностных элементах ………..… 42

Контрольные вопросы …………………………………………… 47

3. Помехоустойчивость цифровых схем …………………...… 48

3.1. Виды помех ………………………………………………...… 48

3.1.1. Источники помех …………………………………….… 48

3.1.2. Помехи в цепях питания …………………………….… 49

3.1.3. Помехи в соединительных линиях связи …………..… 50

3.1.3.1. Электрически короткие линии связи …………… 51

3.1.3.2. Электрически длинные линии связи ………….… 52

3.2. Обеспечение помехоустойчивости ……………………….… 53

3.2.1. Меры борьбы с помехами …………………………...… 54

3.2.2. Требования к элементам …………………………….… 56

3.2.2.1. Совместимость входных и выходных сигналов...57

3.2.2.2. Формирующее свойство ………………………… 58

3.2.2.3. Помехоустойчивость элементов ……………...… 60

3.3. Работа элементов в условиях помех ……………………..… 63

3.3.1. Работа комбинационных схем в условиях помех …… 63

3.3.2. Работа последовательностных схем в условиях помех 64

3.3.2.1. Работа RS-триггера в условиях помех ………..… 65

3.3.2.2. Работа синхронных триггеров в условиях помех.65

3.3.2.3. Работа двухступенчатых триггеров

в условиях помех …………………………………………. 66

Контрольные вопросы …………………………………………… 68

4. Синхронизация электронных средств …………………..… 70

4.1. Двухфазная синхронизация ………………………………… 70

4.2. Однофазная синхронизация ………………………………… 77

Контрольные вопросы …………………………………………… 82

5. Прием внешних сигналов …………………………………… 83

5.1. Дребезг контактов …………………………………………… 83

5.2. Формирование длительности фронтов …………………..… 85

5.3. Привязка входных сигналов к синхроимпульсам ЭС …..… 87

5.3.1. Синхронизатор двухфазной системы синхронизации..87

5.3.2. Синхронизатор однофазной системы синхронизации..91

5.3.3. Синхронизатор для сигналов ЭС,

имеющих индивидуальные тактовые генераторы …………. 92

Контрольные вопросы …………………………………………… 93

Заключение ……………………………………………………..… 94

Библиографический список …………………………………...… 95

Список принятых сокращений

БИС – большая ИС

ИС – интегральная схема (микросхема)

КМДП – комплементарная (взаимно дополняющая) МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) структура

КМОП - комплементарная (взаимно дополняющая) МОП (металл-оксид-полупроводник) структура

КС – комбинационные схемы

КЦФУ – комбинационный цифровой функциональный узел

ЛЭ – логический элемент

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ПЛИС - программируемые логические ИС

ПС – последовательностные схемы

ПЦФУ – последовательностный цифровой функциональный узел

РТМ – руководящие технические материалы

СБИС – сверхбольшая ИС

СДНФ - совершенная дизъюктивная нормальная форма

СКНФ - совершенная конъюктивная нормальная форма

ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика

ТУ – технические условия

ФАЛ – функция алгебры логики

ЦА – цифровой автомат

ЦФУ – цифровой функциональный узел

ЭС – электронное средство

ПРЕДИСЛОВИЕ

Развитие цифровой техники связано с использованием элементной базы, в состав которой входят разные по сложности интегральные микросхемы – от логических элементов, выполняющих простейшие операции, до сложнейших программируемых микросхем. Она обладает высокой надежностью и другими потребительскими характеристиками, если на всех этапах ее производства и эксплуатации, и прежде всего, на этапе проектирования, работы выполняются квалифицированно.

В учебном пособии рассматриваются вопросы логического проектирования узлов и устройств электронных средств и организации их взаимодействия. Предотвращение сбоев из-за переходных процессов и гонок рассматривается не как дополнительное мероприятие по повышению надежности, а как вопрос грамотности проектирования. Актуальность такого подхода обусловлена тем, что ошибки проектирования приводят к длительной наладке и доводке электронных средств.

Учебное пособие призвано способствовать усвоению основных вопросов обеспечения устойчивой работы узлов и устройств электронных средств. Основное внимание уделено рассмотрению параметров и характеристик динамических режимов.

С практической направленностью изложен материал, посвященный вопросам помех и обеспечения помехоустойчивости. Большое внимание уделено выбору системы синхронизации и ее параметров.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 220201.65 «Управление и информатика в технических системах» направления 651900 «Автоматизация и управление», 210202.65 «Проектирование и технология ЭВС» направления 654300 «Проектирование и технология ЭС», 210200.68(05) «Информационные технологии проектирования ЭС» и может быть полезно студентам других специальностей, связанных с проектированием цифровой техники.

Автор выражает благодарность рецензентам за ряд ценных замечаний, способствовавших улучшению изложения материала в учебном пособии.