Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - 4-е изд., перераб. и доп.

Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - 4-е изд., перераб. и доп.

Turbobit.net:Скачать
DepositFiles:Скачать
HitFile:Скачать

Книга предназначена для инженеров-разработчиков цифровой ампира туры, содержащей в своем составе вторичные источники питания и устройства приема и передачи цифровой информации по проводным линиям связи, проектировщиков БИС и СБИС, а также будет полезна студентам и аспирантам вузов соответствующих специальностей.

Предисловие...........................................................9
Список примятых сокращений.......................................... 10

Глава I. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ НА ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМАХ....................................12
1.1. Основы алгебры логики....................................... 12
1.1.1. Основные аксиомы и тождества алгебры логики........... 16
1.1.2. Аналитическая форма представлении булевых функций..... 18
1.1.3. Упрощение (минимизация) булевых функций................20
1.2. Основные положения и определения теории конечных автоматов...29

Глава 2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ.................32
2.1. Система параметров...........................................32
2.2. Интегральные элементы одноступенчатой логики.................37
2.2.1. Резистивно-транзисторные ИМС (RTL).....................38
2.2.2. Диодно-транзисторные ИМС (DTL).........................40
2.2.3. Интегральные микросхемы с эмиперными связями (ECL).....41
2.2.4. Интегральные элементы инжскнионной логики (И-\П).......43
2.3. Интегральные элементы двухступенчатой логики.................47
2.3.1. Диодно-транзисторные ИМС (DTL-2).......................47
2.3.2. Транзисторно-транзисторные ИМС (TTL)...................47
2.3.3. Транзистор-транэисторно-транзисторныс ИМС (T-TTL)......49
2.4. Логические элементы на полевых транзисторах..................51
2.4.1. Логические элементы на олноканальных МДП-структурах....55
2.4.2. Логические элементы на дополняющих МДП-транзисторах....57
2.4.3. Логические элементы с нафузочным КМДП-транзистором.....59
2.5. Логические элементы с вентильным и блокирующим
К МДП-транзисторами...........................................59
2.6. Динамические элементы на МДП-транзисторах....................63
2.7. Схемы согласования логических элементов
(преобразователи уровней).....................................70
2.7.1. Преобразователи логических сигналов TTL. T-TTL-элсмснтов
в сигналы МДП-элсмеитов...................................71
2.7.2. Преобразователи логических сигналов TTL-элсмснтов в сигналы ECL-элсмснтов. сигналов ECL-элсментов
в сигналы TTL-элементов...................................72
2.7.3. Преобразователи логических сигналов TTL-элсмснтов в сигналы И:Л-эле.ментов, сигналов И5Л-элементов
в сигналы TTL-элсмснтов...................................73
2.7.4. Логические элементы с тремя состояниями................75
2.8. Схемотехнические особенности логических элементов, реализуемых
в составе БИС.................................................76

Глава 3 ТРИГГЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ .......................81
3.1. Классификация триггерных устройств...........................81
3.2. Требования и параметры, характеризующие триггерные устройства .86
3.3. Статические триггеры.........................................90
3.3.1. Триггеры с управлением записью вила /., L..............91
3.3.2. Триггеры с управлением записью вида \F |............. 104
3.3.3. Триггеры, в которых прием и фиксация информации
разнесены во времени...................................... 114
3.4. Импульсно-статические триггеры.............................. 130
3.4.1. Триггеры видов Ft, F,................................. 130
3.5. Триггеры на МДП- и К МД П-элементах.......................... 134
3.5.1. Статические триггеры................................. 134
3.5.2. Динамические трип еры................................ 137
3.6. Квазисзатическис триггеры................................... 138
3.7. Логические методы синтеза триггерных структур................ 143

Глава 4. РЕГИСТРЫ .................................................. 150
4.1. Параллельные регистры ...................................... 150
4.1.1. Однофазные параллельные регистры двухтактного действия. 151
4.1.2. Однофазные параллельные регистры однотактного действия. 151
4.1.3. Парафазные параллельные регистры..................... 152
4.2. Сдвигающие (последовательные) регистры и их классификация.... 153
4.3. Сдвигающие регистры многотактного действия................. 154
4.4. Сдвигающие регистры однотактного действия...................157
4.4.1. Сдвигающие регистры на трш герах вида LF............. 157
4.4.2. Сдвигающие регистры на триггерах вида LF............. 160
4.4.3. Сдвигающие регистры на триггерах вида F, Ft.......... 161
4.4.4. Сдвигающие регистры на многотактных триггерах........ 162
4.5. «Протяженные» сдвигающие регистры олнотактного действия.... 165
4.6. Олнотактныс ПСР на основе многотактных триггеров........... 180

Глава 5. СЧЕТЧИКИ.................................................. 183
5.1. Классификация счетчиков.................................... 183
5.2. Счетчики на основе гримерных устройств..................... 185
5.3. Счетчики с переносом....................................... 190
5.3.1. Счетчики с последовательным (сквозным) переносом...... 190
5.3.2. Счетчики с параллельным переносом..................... 193
5.3.3. Счетчик с параллельно-последовательным переносом...... 194
5.3.4. Счетчики на триггерах F, Ft, LF - типа................. 195
5.3.5. Вычитающие счетчики................................ 199
5.3.6. Работа счета и ка, фиксирующего информацию по фронту F,
в режиме фиксации по фронту F..............................200
5.4. Реверсивные счетчики.....................................201
5.5. Счетчики с произвольным коэффициентом счсга..............203
5.5.1. Счетчики с естественным порядком счета..............204
5.5.1.1. Счетчики с АГч * 2п, использующие Л-входы.........208
5.5.2. Счетчики с произвольным порядком счета..............212
5.5.3. Счетчики с принудительным насчстом......................213
5.5.4. Счетчики с начальной установкой кола................214
5.5.5. Адресные счетчики...................................215
5.6. Логические методы синтеза счетчиков......................215
5.7. Безнентильные счетчики...................................225
5.8. Сдвигающие счетчики......................................228
5.8.1. Счетчики на кольцевых сдвигающих регистрах..........229
5.8.2. Счетчики с постоянно взвешенными кодами.............229
5.8.3. Счетчики на регистрах с перекрестными связями.......230
5.8.4. Сдвигающие счетчики на совмещенных схемах...........232
5.8.5. Полиномиальные счетчики.............................233
5.9 Счетчики, построенные по схеме регистр—сумматор...........234
5.10. Сдвигающие счетчики на основе специальных кольцевых схем....234

Глава 6. СЧЕТЧИКИ НА ОСНОВЕ МНОГОСТАБИЛЬНЫХ
ПЕРЕСЧЕТНЫХ СХЕМ.................................................235
6.1. Многостабильные схемы....................................235
6.2. Многостабильные триггеры.................................239
6.2.1. Однофазные многостабильные триггеры.................241
6.2.2. Многофазные многостабильные триггеры................247
6.3. Многоустончивыс псрссчетные схемы........................248
6 4. Многостабильные пересчегныс схемы, построенные по способу M-S.255
6.5. Многостабильные псрссчетные схемы, построенные по способу МТ
и коммутирующих триггеров .................................264
6.6. Многостабильные пересчстныс схемы, построенные но способу МТ
и запоминающего регистра...................................272
6.7. Многостабильные псрссчетные схемы, построенные на нолусчстных
кольцах....................................................274
6.8. Реверсивные многостабильные псрссчетные схемы............278
6.9. Многоразрядные счетчики на многостабильных пересчетых схемах.279
6.10. Реверсивные счетчики на многостабильных псресчетных схемах..285
6.11. Синтез счетчиков без избыточных кодовых комбинаций на основе
многостабильных псресчетных схем..........................286

Глава 7. ДЕШИФРАТОРЫ, КОММУТАТОРЫ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ КОДА
И СХЕМЫ СРАВНЕНИЯ ...............................................291
7.1. Линейные дешифраторы.....................................292
7.2 Прямоугольные или матричные дешифраторы...................293
7.3. Пирамидальные дешифраторы................................296
7.4. Логические коммутаторы (мультиплексоры).....................301
7.5. Преобразователи (шифраторы) кола............................302
7.6. Устройства сравнения и контроля нечетности..................305

Глава 8. СУММАТОРЫ..................................................307
8.1. Одноразрядные сумматоры.....................................308
8.2. Последовательные сумматоры..................................312
8.3. Параллельные сумматоры......................................313
8.3.1. Параллельные сумматоры с последовательным переносом..314
8.3.2. Сумматоры с параллельным переносом....................314
8.3.3. Сумматоры с групповым переносом.......................317
8.4. Накапливающие сумматоры ....................................319
8.5. Двоично-десятичные сумматоры................................321

Глава 9. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ СИГНАЛОВ....................................326
9.1. Параметры и классификация распределителей сигналов..........326
9.2. Распределители, построенные по схеме счет'! и к—дешифратор..328
9.2.1. Распределители на регистрах с перекрестными связями...328
9.2.2. Распределители на двоичных счетчиках с дешифратором...331
9.2.3. Распределители на многостабильных пересчетных схемах..334
9.3. Бсзлсшифраторныс распределители сигналов....................335
9.3.1. Распределители на кольцевых схемах....................335
9.3.2. Бездешифраторные распределители сигналов на основе
счетчика Джонсона.......................................340
9.3.3. Бездешифраторные распределители на основе многостабильных
триггеров и пересчетных схем............................348
9.4. Сравнительная опенка экономичности различных вариантов
распределителей сигналов.....................................351

Глава 10. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА.....................................355
10.1. Устройства выделения одиночного импульса из серии..........355
10.2. Устройства выделения фронтов...............................357
10.3. • Укорачивающие» цепи......................................360
10.4. Устройства расширения импульсов............................362
10.5. Устройства увеличения крутизны фронтов.....................363
10.6. Устройства задержки сигналов...............................363
10.7. Устройств;! формирования одиночных импульсов при замыкании
контактов...................................................365
10.8. Устройства обнуления мри включении питания ................366
10.9. Устройство формирования пакета импульсов...................367
10.10. Олмовибраторы.............................................368
10.11. Импульсные генераторы.....................................377
10.11.1. Обшис сведения, показатели качества, схемы
RC-, LС- генераторов..................................377
10.11.2. Кварцевые генераторы................................390
10.11.3. Устройство контроля работы генератора...............394
10.12. Регулируемая линия задержки...............................395
10.13. Деление на числа Nt ■ п + 0.5.............................397
10.14 Получение меандра при делении на числа 2п + 1................402
10.15 Формирование «привязанных* тактовых импульсов................403
10.16. Прием цифровой информации....................................40?
10.17. Схема привязки синхроимпульсов к сигналам «Пуск..............410
10.18 Выделение фронтов F, F цифровым методом ......................411
10.19. Увеличение крутизны фронтов триггером Шмитта.................415
10.20. Схема обнуления на триггере Шмитта...........................416
10.21. Расширение импульсов триггером Шмитта........................417
10.22. ШИМ для управления силовыми ключами преобразователя..........418
10.23. Каскады управления силовыми ключами преобразователя ВИП......424
10.24. Восстановление длительности импульсов в последовательности
передаваемых цифровых сигналов....................................426
10.25. Улвосние частоты................................................427
10.26. Переключение тактирующих импульсов, формируемых
генератором.......................................................429

Глава II. ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ....................................430
11.1. Общие сведения, блок-схема ВИП...................................430
11.2. Функциональное назначение узлов ВИП..............................432
11.3. Работа блок-схемы ВИП............................................432
11.4. Функциональные узлы ВИП. схемная реализация, описание.........434
11.5. Преобразователь напряжения.......................................440
11.6. Транзистор и особенности его работы в различных стадиях.......443
11.6.1. Транзистор в стадии «включен» ............................443
11.6.2. Тран зистор в стадии «выключен............................448
11.6.2.1. Запирание транзистора подачей на базу отрицательного
напряжения Utt < 0....................................449
11.6.2.2. Запирание транзистора отключением базового вывода
(режим «плавающей», оборванной базы)..................450
11.6.2.3. Запирание транзистора соединением базы с эмиттером.450
11.6.2.4. Запирание транзистора включением резистора между базой
и эмиттером ..........................................450
11.6.3. Транзистор н активном режиме..............................451
11.6.4. Транзистор в переходном режиме «выключен—включен*......459
11.6.5. Транзистор в переходном режиме «включен—выключен»......464
11.6.6. Выбор транзистора.........................................467
11.7. Работа преобразователя...........................................467
11.8. Трансформатор....................................................47!
11.8.1 Общие сведения, основные уравнения, эквивалентная схема.471
11.8.2. Требования к трансформатору, процессы н магмитопроволс.
потери в трансформаторе, переходные процессы, кпд трансформатора...............................................484
11.9. Расчет трансформатора............................................510
11.10. Сглаживающий фильтр.............................................537
11.10.1. Общие сведения ..........................................537
11.10.2. Схемы фильтров...........................................540
11.10.3. Реактивное сопротивление, физический смысл...............541
11.10.4. Показатели качества......................................547
11.10.5. Работа с сигналами напряжения прямоугольной формы......551
11.10.6. Выбор элементов фильтра, выводы........................555
11.11. Схемы вторичных источников питания (ВИП)......................574
11.11.1. ВИП бел обратной связи.................................574
11.11.2. Регулировка ВИП........................................582
11.11.3. Схемы ВИП с обратной связью............................583
11.11.4. Регулировка ВИП с обратной связью......................598
11.12. Сервисные схемы ВИП ..........................................600
11.12.1. Защита ВИП от повышенного входного напряжения..........601
11.12.2. Защита ВИП от пониженного входного напряжения..........605
11.12.3. Защита потребителя от повышенного напряжения
на яыхоле ВИП.............................................607
11.12.4. Ограничение тока включения.............................608
11.12.5. Последовательность включения и выключения вторичных
номиналов ВИП.............................................609
11.12.6. Защита ВИП от перегрузок по току и короткого замыкания.610
11.12.7. Управление включением и отключением ВИП ...............614
11.12.8. Зашита ВИП при плавном (медленном) нарастании
первичного напряжения.....................................616
11.13. Экономичный ВИИ с дополнительными функциями...................618
11.14. Схемы управления ВИП без обратной связи.......................624
11.15 ВИП с двойным управляющим воздействием на наклон
пилы ШИМа.......................................................635

Глава 12. ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ ИНФОРМАЦИИ ПО ПРОВОДНЫМ ПИНИЯМ СВЯЗИ.............................................................641
12.1. Блок-схема канала связи........................................641
12.1.1. Линия связи..............................................641
12.2. Схемная реализация длинной линии на основе э.в.п...............654
12.2.1. Зашита линии связи от помех..............................654
12.3. Кодирование информации.........................................665
12.3.1. Передача и прием информации в импульсном (типа F)
униполярном коде............................................666
12.3.2. Кодирование информации импульсами F и F..................671
12.4. Передача и прием информации в коде Манчестер-II фронтами F, F .674
12.4.1. Приемное устройство (декодер)............................677
12.5. Передача информации н синхрочасготы по одной ЛС способом
раздельного кодирования нулей и единиц...........................681

Глава 13. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ..........................................................688
13.1. Основные параметры элементной базы ИС..........................688
13.2. Организация шин заземления и напряжения питания в цифровых
устройствах .....................................................698
13.3. Разработка электрической схемы цифрового устройства............700
13.4. Выбор элементной базы..........................................703
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............705

Похожие книги: