Таблица 2. Таблица истинности схемы предустановки
Временные диаграммы работы счетчика в этом режиме показаны на рис.5.
Согласно заданию, счетчик имеет два дополнительных входа: X1- вход установки начального состояния и Х2 - вход остановки счета. Это значит, что при подаче на входы X1 и Х2 активных логических уровней должна происходить установка начального состояния счетчика и остановка счета соответственно. Причем эти входы должны обладать наивысшим приоритетом по сравнению с другими. Поскольку установка начального состояния происходит с помощью механизма предустановки, то по сигналу X1 должен формироваться сигнал разрешения предустановки, который следует подать на вход "L" счетчика. Его формирование происходит в схеме установки начального состояния. Остановку счета можно произвести, если прекратить подачу импульсов на счетный вход счетчика по сигналу Х2. Это осуществляется в схеме остановки счета.
Произведем синтез схем установки начального состояния и остановки счета. При синтезе учитываем, что для нашего варианта активными уровнями сигналов X1 и Х2 являются уровни логической "1".
Составим схему установки начального состояния счетчика, для этого составим таблицу истинности установки начального состояния счетчика.
Запишем СДНФ:
перейдя в базис ИЛИ-НЕ, получим:
Составим схему остановки счёта, для этого составим таблицу истинности остановки счёта.
Запишем СДНФ:
перейдя в базис ИЛИ-НЕ, получим:
Составим принципиальную схему счетчика импульсов, объединив элементы счетчика. Так как схема предустановки заканчивается инвертором, а в схеме установки начального состояния YПУ инвертируется, то целесообразно убрать эти два инвертора. Покажем принципиальную схему счетчика импульсов на рис.6.
2.4. Выбор и расчет генератора тактовых импульсов.
В качестве ГТИ используем простой импульсный автогенератор на логических элементах ТТЛ серии. Принципиальная схема ГТИ изображена на рис.7:
Параметры R1 и C1 рассчитываются по формуле Tс=2R1C1 . Пусть величина R1=1кОм , тогда
Ф.2.5. Выбор схемы ЦАП.
В качестве ЦАП в проектируемом устройстве будем использовать интегральную микросхему К572ПА1. Это 10-разрядный перемножающий ЦАП, выполненный по КМОП технологии и отличающийся малой потребляемой мощностью в 0,1 Вт. Его основные динамические характеристики: время установления выходного напряжения tУ=5мкс и дифференциальная нелинейность преобразования менее 0,8% от полной шкалы. Условное графическое обозначение ЦАП и схема его включения показана на рис.8.
Назначение выводов ИМС:
Х1...Х10 - цифровые входы , причем X1 - вход младшего разряда.
Uoп - вход для подключения источника опорного напряжения.
Y1, Y2 - аналоговые выходы ЦАП, которые являются токовыми.
Roc - вывод внутреннего резистора обратной связи.
Ucc - вывод для подачи напряжения питания +5...17В.
OU - вывод для подключения общего провода.
Конструктивно ЦАП выполнен в 16 выводном корпусе типа DIP. В состав микросхемы входит резистивная прецизионная матрица R-2R, токовые ключи на МОП транзисторах и входные усилители-инверторы, которые обеспечивают управление ключами от стандартных уровней цифрового сигнала. Микросхема работает с прямым параллельным двоичным кодом, который подается на цифровые входы Х10...Х1 и реализует функцию перемножения опорного напряжения на цифровой код Х10...Х1 в четырех квадрантах. Благодаря тому, что коммутирующие ключи выполнены на МОП транзисторах, ЦАП допускает выбор опорного напряжения в широком диапазоне: -17...+17 В.
Поскольку выходы ЦАП токовые, то для преобразования тока в напряжение к выходам Y1 и Y2 подключаются операционные усилители DA2, DA3.
Операционный усилитель DA2 обеспечивает суммирование токов, поступающих с коммутирующих ключей, находящихся в состоянии "1", a DA3 - с ключей, находящихся в состоянии "0". В качестве операционных усилителей используем микросхему КР544УД2Г с незначительным смещением нуля и достаточно высоким быстродействием.
Благодаря использованию двух операционных усилителей эта схема формирует на выходе биполярное напряжение в пределах от -Uoп до Uoп. Связь между напряжением на выходе преобразователя, опорным напряжением Uoп и цифровым кодом на входах Х10...Х1 определяется выражением:
Здесь n – количество разрядов ЦАП. В разрабатываемом устройстве, ЦАП К572ПА1 используется в восьмиразрядном включении, поэтому на два младших разряда XI и Х2 подаются постоянные логические уровни "0".
Для согласования входных уровней с выходами ТТЛ логики можно снизить напряжение питания Ucc до величины 5 В.
Произведём выбор величины опорного напряжения, от которого зависит величина напряжений на выходе ЦАП. Для нашего варианта, для того, чтобы получить Umin=-7 В и Umax=7 В, значение Uоп=-7 В. Выбранное опорное напряжение подается на вывод Uоп DA1 (см. рис.8).
Рассчитаем напряжение на выходе ЦАП для пяти значений цифрового кода и сведем результат в таблицу 3.
Таблица 3. Зависимость напряжений на выходе ЦАП от цифрового кода на входе при восьмиразрядном включении
