Рис. 3.5. Лицевая панель осциллографа в режиме Expand.
На экране осциллографа расположены два курсора, обозначаемые 1 и 2, при помощи которых можно измерить мгновенные значения напряжений в любой точке осциллограммы. Для этого просто перетащите мышью курсоры за треугольники в их верхней части в требуемое положение. Координаты точек пересечения первого курсора с осциллограммами отображаются на левом табло, координаты второго курсора - на среднем табло. На правом табло отображаются значения разностей между соответствующими координатами первого и второго курсоров. Результаты измерений, полученные при помощи расширенной модели осциллографа, можно записать в файл. Для этого нажмите кнопку Save (сохранить) и в диалоговом окне введите имя файла. Он представляет собой текстовый файл в ASCII кодах, в котором записаны данные о значениях напряжений в точках подключения осциллографа через интервал времени, равный масштабу горизонтальной развертки. Чтобы вернуться к прежнему изображению осциллографа, нажмите клавишу REDUCE, расположенную в правом нижнем углу.
3.4. Генератор слова (Word Generator).
Внешний вид генератора слова в развернутом виде показан на рис. 3.6, а. Генератор (его называют еще кодовым генератором) предназначен для генерации 1024-х 16-разрядных двоичных слов, которые набираются пользователем на экране, расположенном в левой части лицевой панели. Кодовые комбинации необходимо задавать в шестнадцатеричном коде. Каждая кодовая комбинация заносится с помощью клавиатуры, номер редактируемой ячейки фиксируется в окошке <EDIT> блока <ADRESS>. Всего таких ячеек и, следовательно, комбинаций — 2048. Существует два способа набора кодовых комбинаций.
Первый способ.
– Устанавливаем курсор в крайнюю левую позицию нужной строки (позиция курсора отображается в окошке <EDIT>, перемещением курсора можно также управлять клавишами навигации клавиатуры)
– Набираем с помощью клавиатуры (слева-направо) 4 –разрядное 16 –теричное число. ASCII –символ данного кода изобразится при этом в окне <ASCII>, а двоичный код – в окне <Binary>. По окончанию ввода числа курсор автоматически переместится на следующую строку, что позволит продолжить набор кода в следующей строке.
Рис. 3.6. Лицевая панель генератора слова (а) и окно его предустановок (б).
Второй способ.
– Устанавливаем курсор в произвольну позицию строки подлежащей редактированию, номер строки при этом отобразится в окне <EDIT>;
– Устанавливаем курсор в окно <ASCII> и производим стирание изображённого там числа;
– Вводим 2-разрядный ASCII-код (ASCII - разряд – 8 двоичных разрядов).
В процессе работы генератора индицируется номер текущей ячейки (CURRENT), ячейки инициализации или начала работы (INITIAL) и конечной ячейки (FINAL). Выдаваемые на 16 выходов (в нижней части генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом (ASCII) и двоичном коде (BINARY).
Режимы работы.
· Циклический (при нажатии кнопки CYCLE),
· Пакетный - одноразовая генерация последовательности слов с выбранного слова до конечного (кнопка BURST) при заданной.
Частота посылок слов в циклическом и пакетном режимах установливается с помощью кнопок в окнах FREQUENCY, а кнопкой BREAKPOINT — осуществляется прерывание работы генератора в указанной ячейке (точке) таблицы слов. При этом требуемая ячейка выбирается на дисплее генератора курсором, а затем нажимается кнопка BREAKPOINT. Убрать контрольную точку можно повторным щелчком по кнопке BREAKPOINT в момент остановки генератора на выделенной ячейке;
· Пошаговый (при нажатии кнопки STEP).
· Асинхронное управление схемы с квитированием. Сигнал на клемме DATA READY сопровождает каждую выдаваемую на выход кодовую комбинацию и используется в том случае, когда исследуемое устройство обладает свойством квитирования (подтверждения). В этом случае после получения очередной кодовой комбинации и сопровождающего его сигнала DATA READY, исследуемое устройство должно выдать сигнал подтверждения получения данных, который подается на вход синхронизации генератора (клемма в блоке Trigger) и производит очередной запуск генератора. Сигнал с клеммы DATA READY может быть использован и как обычный синхронизирующий сигнал в системах без квитирования.
· К дополнительным возможностям управления относятся также функции кнопки PATTERN, после нажатия которой появляется меню (рис. 3.6, б) с опциями:
– Clear buffer — стереть содержимое всех ячеек (содержимое буфера экрана);
– Open — загрузить кодовые комбинации из файла;
– Save — записать все набранные на экране комбинации в файл;
– Up counter — заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с 0 в нулевой ячейке и далее с прибавлением 1 в каждой последующей ячейке;
– Down counter — заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением на 1 в каждой последующей ячейке;
– Shift right — заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих четырех ячейках вправо;
– Shift left — то же самое, но со смещением влево.
3.5. Логический анализатор (Logic Analyzer).
Внешний вид панели логического анализатора показан на рис. 3.7. Анализатор предназначен для отображения на экране монитора кодовых последовательностей одновременно в 16 - ти точках схемы, а также в виде двоичных чисел на входных клеммах-индикаторах и виде 16-теричных чисел в специальном окне для визирных линеек.
Рис. 3.7. Лицевая панель логического анализатора с наложенным на него меню установки
параметров синхронизации (кнопка Set… блока Clock).
Визирные линейки (как в осциллографе в режиме Expand), позволяют получить точные отсчеты для временных интервалов Tl, T2 и Т2-Т1, а наличие линейки прокрутки по горизонтали позволяет анализировать процессы на большом временном интервале. Нажатие на кнопку Reset стирает информацию с экрана логического анализатора.
В блоке Clock имеются клеммы для подключения как обычного (Extend), так и избирательного (Qualifier) источника запускающих сигналов, параметры которых могут быть установлены с помощью меню, вызываемого кнопкой Set. Запуск генератора можно производить по переднему (Positive) или заднему (Negative) фронту запускающего сигнала с использованием внешнего (External) или внутреннего (Internal) источника. В окне Clock qualifier можно установить значение логического сигнала (0, 1 или X), при котором производится запуск анализатора. При этом характер отображения информации на экране логического анализатора регламентируется двумя соотношениями:
“Internal clock rate/clock per division” – масштаб временной развёртки;
“Post-trigger samples/ Internal clock rate” –длительность процесса отображения кодовых последовательностей на экране(в секундах для частоты синхронизации в Гц, в миллисекундах для – кГц и т. д.).
Рис. 3.8. Меню установки параметров запускающих сигналов
Дополнительные условия запуска анализатора могут быть получены с помощью диалогого окна Trigger patterns (рис. 3.8), которое вызывается кнопкой Set в блоке Trigger. С помощью этого окна в каналах А, В и С можно задать нужные двоичные 16 – разрядные комбинации сигналов и затем в строке Trigger combinations установить дополнительные условия отбора, которые и показаны на рис. 3.8. Прокомментируем некоторые из них:
(A OR В) – запуск анализатора от канала А или В;
А THEN В – запуск анализатора от канала А, если сигнал в канале В равен 1;
(A OR В) THEN С — запуск анализатора от канала А или В, если сигнал в канале С равен 1.
В окне Trigger qualifier можно задать логические сигналы 1, 0 или X, при наличии которых производится запуск анализатора.
3.6. Логический преобразователь (Logic Converter)
Внешний вид логического преобразователя показан на рис. 3.9. На лицевой панели преобразователя показаны клеммы-индикаторы входов А, В,..., Н и одного выхода OUT, экран для отображения таблицы истинности исследуемой схемы, экран-строка для отображения ее булевого выражения (в нижней части). В правой части панели расположены кнопки управления процессом преобразования (Conversions).
Рис. 3.9. Лицевая панель логического преобразователя
Возможные варианты использования преобразователя в задачах анализа и синтеза:
1. Логический анализ n-входового устройства с одним выходом (входы исследуемого устройства подключаются к клеммам А... Н, а выход — к клемме OUT). В этом случае, используя кнопки управления, получим:
1.1. 
— таблицу истинности исследуемого устройства;
1.2. 
— булевое выражение, реализуемое устройством;
1.3. 
— минимизированное булевое выражение;
Следующие два шага являются необязательными для анализа.
1.4. 
— схему устройства на логических элементах без ограничения их типа;
1.5. 
— схему устройства только на логических элементах И-НЕ.
2. Синтез логического устройства по таблице истинности.
2.1. Щелчком мыши по входным клеммам А, В,..., Н, начиная с клеммы А, активизируем мышью требуемое число входов анализатора (на рис. 3.9 показаны активными входы А, В, С и D), в результате чего на экране анализатора получим начальную таблицу истинности, в которой будут представлены все возможные комбинации входных сигналов и соответствующие им значения логических сигналов (0 или 1) в столбце OUT.
2.2. Отредактируем полученную таблицу в соответствии с заданием путем записи 1, 0 или Х в столбце OUT в строках, которые по комбинациям входных сигналов соответствуют заданным. Пусть, например, во второй строке при комбинации входных сигналов 01 (см. рис. 3.9) нужно на выходе получить не 0, а 1. Для этого ставим курсор мыши на первую строку в столбце OUT, производим щелчок и на клавиатуре вводим 1. Дальнейшие перемещения с целью редактирования остальных строк столбца OUT удобнее производить с помощью клавиш управления курсором.
Далее выполняем команды из п. 1, начиная с пп. 1.2.
3. Синтез логического устройства по булевому выражению.
3.1. Булево выражение заносится в экран-строку, предварительно активизируя там мышью курсор. Используются символы А...Н, при инверсии — А\…Н\.
3.2. Нажимая кнопку 
, получаем таблицу истинности.
Далее выполняем команды п. 1, начиная с пп. 1.3.
4. Элементная база
В этой главе приводятся краткие сведения о моделях компонентов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), принятых в программе EWB 5.12. Дополнительная информация по компонентам будет приводиться и в других местах пособия при моделировании реальных схем цифровых автоматов.
· 4.1. Источники тока
· 4.2. Индикаторные приборы
· 4.3. Коммутационные устройства
· 4.4. Цифровые микросхемы
4.1. Источники тока
В общем случае источники тока могут быть представлены в виде генератора напряжения или генератора тока. Источники тока делятся на источники постоянного тока, переменного тока и управляемые (функциональные) источники. Кроме того, они подразделяются на измерительные источники и источники для электропитания. Источники для электропитания являются самыми массовыми устройствами.
Все источники в Electronics Workbench идеальные. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.
Из всех источников тока Electronics Workbench рассмотрим только те, которые могут быть использованы при цифровом моделировании.
Источники постоянного тока представлены на рис. 4.1. На рис. 4.1 показаны:
а) – идеальный источник постоянного напряжения (батарея), напряжение которой может установлено с помощью диалогового окна, вызываемого двойным щелчком мыши по значку источника;
Рис. 4.1. Источники постоянного тока
б) – идеальный источник постоянного напряжения +5 В, который в основном предназначен для логических схем;
с) – идеальный источник постоянного напряжения с заданным напряжением 15 В;
d) – идеальный источник тока, значение которого устанавливается аналогично источнику постоянного напряжения рис. 4.1, а;
е) – источник сигнала «логическая единица». При помощи этого источника устанавливают уровень логической единицы в узле схемы. Величина сопротивления (Resistance) и напряжения (Pull-Up Voltage) устанавливаются с помощью диалогового окна.
Источники переменного тока в программе EWB подразделяются на источники немодулированных и модулированных сигналов. На рис 4.2 источники немодулированных сигналов.
Рис. 4.2. Идеальные источники переменного тока (а, б) и импульсного напряжения (с).
Для идеального генератора переменного тока (рис. 4.2, а) задается напряжение (Current), частота (Frequency) и начальная фаза (Phase) синусоидального сигнала помощью диалогового окна. Начальное значение фазы задаётся в градусах (Degree). Установка напряжения (Voltage), частоты и начальной фазы идеального генератора переменного напряжения (рис. 4.2, б) осуществляется аналогично источнику синусоидального тока.
Идеальный генератор импульсного напряжения (рис. 4.2, с) является источником однополярных импульсов с задаваемыми амплитудой, частотой следования и коэффициентом заполнения (Duty Cycle), - отношение длительности импульса к периоду следования (величина, обратная скважности). Периодическая импульсная последовательность с коэффициентом заполнения 50% (длительность импульса равна половине периода) называется меандром. Установка этих параметров осуществляется также с помощью диалогового окна.
4.2. Индикаторные приборы
Индикаторные приборы программы EWB 5.12 показаны на рис. 2.9.
Вольтметры и амперметры обеспечивают отсчет измеряемой величины с точностью до четвёртого знака. Параметры приборов задаются в диалоговом окне, при этом для вольтметра в поле первого параметра (Resistance) задается внутреннее сопротивление вольтметра (по умолчанию 1MW), в поле второго (Mode) — режим измерения постоянного (DC) или переменного (АС) тока. В диалоговое окно для амперметра внутреннее сопротивление значительно меньше входного сопротивления вольтметра и составляет по умолчанию 1mW. Отрицательная клемма для подключения этих приборов обозначена широкой черной полосой и может быть размещена на любой грани иконки при вращении изображения компонента (вращение выполняется нажатием комбинации клавиш Ctrl+R).
7-сегментный цифровой индикатор — модель широко используемых в цифровой технике алфавитно-цифровых индикаторов. Параметры индикатора задаются в диалоговом окне, показанном на рис. 4.3 (комaнда Components Properties/Models(Ideal)/Edit).
Первый параметр (VOH)— максимальный уровень выходного сигнала, второй (VOL) – минимальный уровень выходного сигнала, третий (VIH)– максимальное значение входного напряжения, четвёртый (VIL) — минимальное входное напряжение, пятый и шестой параметры — время задержки переключения при переходе от низкого уровня входного напряжения к верхнему (TPLH) и наоборот (TPHL), седьмой параметр — пороговое входное напряжение, при котором начинается свечение. Отечественными аналогами таких приборов являются индикаторы типа АЛС, ЗЛС и др.
Рис. 4.3. Окно установки параметров 7-сегментного индикатора.
4-входовой индикатор отличается от рассмотренного выше наличием встроенного дешифратора, что позволяет подключать его непосредственно к выходам двоично-десятичных счетчиков с кодом 8-4-2-1. Правый вывод такого индикатора — младший или нулевой разряд, при его активизации на индикаторе высвечивается 1. Левый вывод индикатора — старший или третий разряд, при его активизации отображается цифра 8. При всех возможных комбинациях входных сигналов на индикаторе можно отображать десятичные числа 0... 9 и старшие алфавитно – цифровые символы 16 –теричной системы А, В, С, D, Е и F. Отечественными аналогами таких приборов являются индикаторы типа 490ИП1, 490ИП2 с тем отличием, что они могут отображать только цифры.
Логический пробник — характеризуется напряжением срабатывания 2,4 В, что соответствует минимальному значению сигнала логической единицы цифровых ИМС ТТЛ-серии (с питанием +5 В). Срабатывание сопровождается красным или синим свечением.
Звуковая сигнализация (зуммер)— параметры задаются с помощью диалогового окна. Первый параметр — частота сигнала, подаваемого на громкоговоритель компьютера, два других — напряжение и ток срабатывания.
Лампа накаливания характеризуется мощностью и номинальным напряжением (рис. 4.20). Напряжение, при котором лампочка зажигается, примерно равно половине номинального. При напряжении, превышающем номинальное на небольшую величину, лампочка перегорает и цепь обрывается, т. е. этот компонент может быть использован также в качестве предохранителя, срабатывающего при заданных значениях напряжения и тока, равного отношению мощности к напряжению.
10-сегментный индикатор содержит линейку из десяти независимых индикаторов, параметры которых устанавливаются с помощью диалогового окна на рис. 4.4.
Первый параметр (VF) — напряжение срабатывания, второй и третий — номинальный и минимальный ток. Отечественными аналогами этого индикатора являются так называемые шкальные индикаторы типа ЗЛС317, ЗЛС343А, ЗЛС362 и др.
Принцип работы рассмотренной схемы использован в другом 10-сегментном индикаторе, у которого всего два вывода. Параметры индикатора задаются с помощью диалогового окна на рис. 4.23. Первый параметр определяет напряжение срабатывания первого (нижнего) сегмента, второй — напряжение срабатывания верхнего (десятого) сегмента.
Рис. 4.4. Окно для установки параметров линейку из десяти независимых индикаторов
Для определения напряжения срабатывания остальных сегментов можно воспользоваться простой схемой, состоящей из последовательно включенных индикатора и источника постоянного напряжения. Изменяя напряжение источника, нетрудно определить напряжение срабатывания каждого сегмента, используя визуальный контроль за его свечением.
4.3. Коммутационные устройства
Под коммутационными устройствами (КУ) понимаются устройства, скачкообразно изменяющие значения своих параметров при определенном (пороговом) значении управляющего сигнала. В устройствах, предназначенных для коммутации электрических цепей, это реализуется практически мгновенным изменением электрического сопротивления или проводимости их исполнительных систем (непосредственно коммутирующих элементов). Из всех коммутационных устройств остановимся на переключателе типа однополюсного тумблера (рис. 4.5), управляемого нажатием назначенной клавиши клавиатуры (по умолчанию клавиши Space — пробел). В качестве клавиши может быть назначена любая, имеющая текстовое графическое обозначение.
Рис. 4.5. «Клавишный» однополюсного тумблер.
Характерным примером использования клавишного тумблера является схема генератора одиночного импульса (или логического уровня) произвольной длительности с использованием RS –триггера, представленного на рис.1.7 (§1.3). Дання схема моделирует способ устранения так называемого дребезга контактов, характерного для всех механических переключателей. Дребезг контактов вызывает формирование некоторой импульсной последовательности, прежде чем контакт примет устойчивое состояние.
4.4. Цифровые микросхемы
Полупроводниковая электроника берет свое начало с 1948 г., когда группой разработчиков фирмы Bell был создан первый транзистор. Спустя 11 лет инженерами фирмы Texas Instruments была разработана первая микросхема, состоящая всего из шести транзисторов, а в 1971 г. ныне всемирно известная фирма Intel разработала первый 4-разрядный микропроцессор 4004, содержащий более 2000 транзисторов. Поразительные результаты, достигнутые в микроэлектронике, стали возможны благодаря не только новейшим полупроводниковым технологиям, но и огромному багажу схемотехнических решений, накопленному в течение десятилетий многомиллионной армией разработчиков. Несмотря на поражающие воображение количества транзисторов, собранных на небольших полупроводниковых кристаллах, следует все-таки помнить, что они представляют собой наборы из простейших элементов, к рассмотрению которых мы и перейдем.
В зависимости от технологии изготовления интегральные микросхемы (ИМС) подразделяются на серии (семейства), различающиеся физическими параметрами базовых элементов и их функциональным назначением. Наибольшее распространение получили ИМС, изготовляемые по ТТЛ - и КМОП-технологиям. (ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика с использованием биполярных транзисторов, КМОП — с использованием комплементарных МОП-транзисторов).
Первой была выпущена ТТЛ-серия SN74/SN54 (74 — коммерческая, 54 — для военных применений). Отечественным аналогом серии SN74 стала популярная в свое время серия 155. В 1967 г. дополнительно разработаны семейства SN74H/54H (High speed — быстродействующая, отечественные аналоги — серии 131 и 130) и SN74L/54L (Low power — маломощная, аналоги — серии 158 и 136). В 1969 г. разработана серия SN74S/54S (серии 531 и 530), в 1971 г. — серия SN74LS/54LS (серии 555 и 533), в 1979 г. — серия SN74F/54F фирмы Fail-child (FAST — Fairchild's Advanced Schottky TTL, серия 1531), в 1980 г. — серия SN74ALS/54ALS (серия 1533), в 1982 г. — серия SN74AS/54AS (в обозначениях серий S — Schottky, LS — Low power Schottky, ALS — Advanced Low power Schottky, AS — Advanced Schottky).
Использование диодов с барьером Шотки позволило значительно повысить быстродействие ИМС за счет предотвращения глубокого насыщения транзисторов в ключевом режиме. Приятной для разработчика особенностью всех перечисленных серий является полное совпадение номеров выводов и обозначения типа для ИМС одинакового функционального назначения. Например, если SN7472 — JK-триггер, то обозначение 72 будет сопутствовать ему во всех сериях. Этот же принцип используется и в отечественных ИМС, хотя тип здесь обозначается буквами.
В библиотеке программы EWB используется только серия SN74. Редактирование параметров отдельных ИМС, к сожалению, невозможно. Для облегчения работы с библиотекой ниже приводится список отечественных аналогов серии SN74 (для краткости некоторые повторяющиеся символы опущены).
7400 – 155ЛАЗ – 4 элемента 2И-НЕ (цифра 2 означает 2-входовой);
7402 – 155ЛЕ1 – 4 элемента 2ИЛИ-НЕ;
7406 – 155ЛНЗ – 6 элементов НЕ с открытым коллектором;
7407 – 155ЛП9 – 6 буферных элементов с открытым коллектором;
7408 – 155ЛИ1 – 4 элемента 2И;
7409 – 155ЛИ2 – 4 элемента 2И с открытым коллектором;
7410 – 155ЛА4 – 3 элемента ЗИ-НЕ;
7412 – 155ЛА10 – 3 элемента ЗИ-НЕ с открытым коллектором;
7420 – 155ЛА1 – 2 элемента 4И-НЕ;
7422 – 155ЛА7 – 2 элемента 4И-НЕ с открытым коллектором;
7425 – 155ЛЕЗ – 2 элемента 4И-НЕ со входом стробирования;
7426 – 155ЛА11 – 4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором;
7428 – 155ЛЕ5 – 4 элемента 2ИЛИ-НЕ;
7430 – 155ЛА2 – Элемент 8И-НЕ;
7432 – 155ЛЛ1 – 4 элемента 2ИЛИ;
7437 – 155ЛА12 – 4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором;
7438 – 155ЛА13 – 4 элемента 2И-НЕ с открытым коллектором;
7440 – 155ЛА6 – 2 элемента 4И-НЕ с повышенной нагрузочной способностью;
7442 – 555ИД6 – Дешифратор 4х10 (декодирование 4-разрядного двоичного числа в десятичное);
7451 – 155ЛР11 – Элементы 2-2И-2ИЛИ-НЕ (2 элемента 2И, выходы которых подключены на кристалле ИМС к элементу 2ИЛИ-НЕ) и 2-ЗИ-2ИЛИ-НЕ (аналогично для 2-ЗИ);
7454 – 155ЛР13 – Элемент 2-3-3-2И-4ИЛИ-НЕ (2 элемента 2И и 2 элемента ЗИ объединены через 4ИЛИ-НЕ);
7455 – 155ЛР4 – Элемент 4-4И-2ИЛИ-НЕ (2 элемента 4И объединены через 2ИЛИ-НЕ) с возможностью объединения по ИЛИ (выходной каскад элемента 2ИЛИ-НЕ имеет дополнительные входы транзистора С — Collector и Е — Emitter, что и позволяет осуществить объединение по ИЛИ);
7472 – 155ТВ1 – JK-триггер с элементом ЗИ на входах;
7474 – 155ТМ2 – 2 динамических D-триггера;
7475 – 155ТМ7 – 4 D-триггера с прямыми и инверсными выходами;
7476 – 155ТВ7 – 2 JK-триггера;
7477 – 155ТМ5 – 4 D-триггера с прямыми выходами;
7486 – 155ЛП5 – 4 элемента Исключающее ИЛИ;
7490 – 155ИЕ2 – 4-разрядный асинхронный двоично-десятичный счетчик;
7492 – 155ИЕ4 – 4-разрядный асинхронный счетчик-делитель на 12;
7493 – 155ИЕ5 – 4-разрядный асинхронный двоичный счетчик;
74107 – 155ТВ6 – 2 JK-триггера с раздельной установкой нуля;
74109 – 155ТВ15 – 2 JK-триггера;
74112 – 155ТВ9 – 2 JK-триггера;
74113 – 155ТВ10 – 2 JK - триггера с предустановкой нуля или единицы;
74114 – 155ТВ11 – 2 JK-триггера с предустановкой нуля или единицы и общим обнулением;
74125 – 155ЛП8 – 4 буфера с тремя состояниями;
74126 – 155ЛП14 – 4 формирователя с тремя состояниями;
74134 – 155ЛА19 – Элемент 12И-НЕ с тремя состояниями;
74138 – 155ИД7 – Дешифратор-демультиплексор 3х8;
74139 – 155ИД14 – 2 дешифратора-демультиплексора 2х4;
74145 – 155ИД10 – Двоично-десятичный дешифратор с открытым коллектором;
74148 – 155ИВ1 – Шифратор приоритетов 8х3;
74150 – 155КП1 – Селектор-мультиплексор 16х1;
74151 – 155КП7 – Селектор-мультиплексор 8х1;
74152 – 155КП5 – Селектор-мультиплексор 8х1;
74153 – 155КП2 – 2 селектора-мультиплексора 4х2;
74154 – 155ИДЗ – Дешифратор-демультиплексор 4х16;
74155 – 155ИД4 – 2 дешифратора-мультиплексора 2х4;
74156 – 555ИД5 – 2 дешифратора-демультиплексора 2х4 с открытым коллектором;
74157 – 533КП16 – 4-разрядный селектор-мультиплексор 2х1;
74158 – 1533КП18 – 4-разрядный селектор-мультиплексор 2х1 с инверсией;
74160 – 155ИЕ9 – 4-разрядный синхронный двоично-десятичный счетчик;
74162 – 1533ИЕ11 – 4-разрядный синхронный десятичный счетчик;
74163 – 155ИЕ18 – 4-разрядный синхронный реверсивный двоично-десятичный счетчик;
74164 – 155ИР8 – 8-разрядный регистр сдвига с параллельными выходами;
74169 – 155ИЕ17 – 4-разрядный двоичный синхронный реверсивный счетчик;
74173 – 155ИР15 – 4-разрядный регистр с тремя состояниями;
74174 – 155ТМ9 – 6 D-триггеров;
74175 – 155ТМ8 – 4 D-триггера;
74191 – 155ИЕ13 – Синхронный реверсивный двоичный счетчик;
74194 – 155ИР11 – 4-разрядный универсальный регистр сдвига;
74195 – 155ИР12 – 4-разрядный регистр сдвига с параллельным вводом;
74198 – 155ИР13 – 8-разрядный универсальный регистр сдвига;
74240 – 155АПЗ – 8 буферов с инверсией и тремя состояниями;
74241 – 155АП4 – 8 буферов с тремя состояниями;
74244 – 155АП5 – 2х4 буферов с тремя состояниями;
74251 – 155КП15 – Селектор-мультиплексор 8х1 с тремя состояниями;
74253 – 155КП12 – 2 селектора-мультиплексора 4х1 с тремя состояниями;
74257 – 155КП11 – 4 селектора-мультиплексора 2х1 с тремя состояниями;
74258 – 155КП14 – 4 селектора-мультиплексора 2х1 с тремя состояниями и инверсией;
74273 – 155ИР35 – 8-разрядный регистр с установкой нуля;
74280 – 1533ИП5 – 9-разрядная схема контроля четности;
74283 – 155ИМ6 – 4-разрядный полный сумматор с ускоренным переносом;
74298 – 155КП13 – 4 2-входовых мультиплексора с запоминанием;
74365 – 155ЛП10 – 6 повторителей с управлением по входам и тремя состояниями;
74367 – 155ЛП11 – 6 повторителей с раздельным управлением по входам и тремя состояниями;
74373 – 155ИР22 – 8-разрядный буферный регистр с тремя состояниями и потенциальным управлением;
74374 – 155ИР23 – 8-разрядный буферный регистр с тремя состояниями и импульсным управлением;
74377 – 155ИР27 – 8-разрядный регистр с разрешением записи.
Ссылки в этом перечне на ИМС других серий вызвано их отсутствием в серии 155, однако здесь это не имеет существенного значения, поскольку речь идет только о выяснении функционального назначения выводов.
Цифровые ИМС КМОП-серии получили название от своего базового элемента, в котором используется так называемая комплементарная пара из двух МОП-транзисторов различной проводимости. Такие ИМС характеризуются малым потреблением мощности в статическом режиме (0,02...1 мкВт на вентиль), большим диапазоном питающих напряжений (3…18 В), высоким входным сопротивлением (до десятков ТОм), большой нагрузочной способностью, незначительной зависимостью характеристик от температуры, малыми размерами транзисторов в интегральном исполнении и, как следствие, более высокой степенью интеграции по сравнению с ТТЛ-микросхемами.
Первые ИМС по КМОП-технологии разработаны фирмой RCA в 1968 г. Эта серия имела название CD4000 (отечественные аналоги — серии 164 и 176), затем последовали серии CD4000A, CD4000B (отечественные аналоги — 564, 561 и 1561, а также МС14000А и МС14000В фирмы Motorola) и 54НС фирмы National Semiconductor в 1981 г. (отечественный аналог — серия 1564). В программе EWB в качестве библиотечных используюся ИМС фирмы RCA, большинство которых приведено в следующем перечне:
4001 – 561ЛЕ5 – 4 элемента 2ИЛИ-НЕ;
4002 – 561ЛЕ6 – 2 элемента 4ИЛИ-НЕ;
4011 – 561ЛА7 – 4 элемента 2И-НЕ;
4012 – 561ЛА8 – 2 элемента 4И-НЕ;
4013 – 561ТМ2 – 2 D-триггера;
4015 – 561ИР2 – 2 4-разрядных сдвиговых регистра;
4023 – 561ЛА9 – 3 элемента ЗИ-НЕ;
4025 – 1561ЛЕ10 – 3 элемента ЗИЛИ-НЕ;
4028 – 561ИД1 – двоично-десятичный дешифратор;
4030 – 561ЛП2 – 4 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ;
4040 – 1561ИЕ20 – 12-разрядный двоичный счетчик;
4066 – 561КТЗ – 4 переключателя (цифрового или аналогового сигнала);
4070 – 1561ЛП14 – 4 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ;
4081 – 1561ЛИ2 – 4 элемента 2И.
Приведем систему обозначений входов и выходов простейших логических элементов, используемых в программе EWB. Обозначения для ТТЛ-серии приводятся в первых круглых скобках, для КМОП — во вторых, при одинаковых обозначениях — без скобок:
Вывод для питания — (Ucc), (Udd);
Общий вывод — (GND), (Uss);
Вывод не подключен — NC;
Входы—(А, В, С...),(I);
Выходы — (Y), (O);
Вход стробирования — (G).
Приведем пример обозначения последовательности выводов для 2-входовых логических элементов:
(1А 1В 1Y, 2А 2В 2Y, ЗА 3В 3Y, 4А 4В 4Y), (I1 I2 O1,I3 I4 O2,I5 I6 O3,I7 I8 O4).
Для более сложных ИМС определение функционального назначения их выводов целесообразно проводить путем сопоставления с отечественными аналогами. Для более оперативной ориентации при работе с цифровыми ИМС ниже приведён перечень наиболее распространённых обозначений на их функциональных схемах и в таблицах состояний.
A=B (Parity) – выход равенства операндов А и В.
A/S (Asynchro/Synchro) – вход асинхронного и синхронного режимов.
B/D (Binary/Decimal) – вход переключения счёта с двоичного на десятичный.
C (Clock input) – вход тактовых импульсов.
CD (Count down) – вход тактовых импульсов на уменьшение счёта.
CU (Count up) – вход тактовых импульсов на увеличение счёта.
CE (Clock enable) – вход разрешения для тактовых импульсов.
CEP (Clock enable parallel) – вход параллельного наращивания разрядов счётчика.
CET (Clock enable trikle) – вход разрешения счёта при наращивании разрядов счётчика.
CLR (Clear) – вход сброса.
Cin, Cn (Carry in) – вход для разряда переноса.
CS (Chip select) – выбор кристалла; определяет доступ к одной из ИМС устройства.
D (Data input) – вход данных триггера, счётчика, регистра.
DSI (Data serial input) – вход последовательных данных.
DS (Data select) – вход выбора данных.
DL, DR (Data left, Data right) – входы для последовательной загрузки (регистра) слева, справа
DSL, DSR (Data shift left, Data shift right) – входы для сдвига данных влево, вправо.
E (Enable) – вход разрешения.
EC (Enable count) – вход разрешения счёта.
EE (Enable even) – вход разрешения счёта, счётный.
EI (Enable input) – вывод ИМС, по которому даётся разрешение на приём данных.
EIO (Enable input/output) – вывод для одновременного разрешения по входу и выходу.
EO (Enableoutput) – вывод для разрешения по выходу.
LSB (Least significant bit) – младший значащий разряд (МЗР).
M (Mode control) – выбор режима “Арифметика-логика” в АЛУ.
MSB (Most significant bit) – старший значащий разряд (СЗР).
PE (Parallel enable load) – вход разрешения параллельной загрузки.
P/S (Parallel/Serial) – вход переключения режимов параллельной или последовательной загрузки.
R (Reset) – асинхронный сброс данных.
RE (Read enable) – вход разрешения чтения.
S (Set) – асинхронный вход установки триггера, счётчика, регистра.
SE (Set enable) – вход разрешения предварительной параллельной записи.
SI (Serial input) – вход последовательный.
SIR, SIL (Serial input right, SI left) – вход последовательный справа, слева.
SR (Synchro reset) – вход сброса синхронный.
TC (Terminal count) – выход окончания счёта.
TCD (Terminal count down) – выход окончания счёта при суммировании.
TCU (Terminal count up) – выход окончания счёта при вычитании.
5. Литература (Часть 1)
1. Разевиг сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. M.:Солон, 1999, 698 с.
2. Карлащук лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и её применение. M.:Солон-Р, 2001, 726 с.
3. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2-х томах/Под ред. . М.: ДОДЭКА, 2000.
4. Кардашев электроника на ПК. Electronics Workbench и Micro-Cap. М.:Горячая линия-Телеком, 2003. – 311 с.
5. Пучков интегральные микросхемы и их отечественные аналоги. Справочник. М.: Машиностроение, 1993, 187 с.
Материал по краткому руководству пользователя программой EWB 5.12 для цифрового моделирования схем подготовил доцент кафедры ВТ НГТУ
.
Май – 2002.
[1] В качестве вспомогательного материала в лабораторном сервере имеется файл, содержащий различные примеры моделирования схем в EWB 5.12.
[2] В виду ограниченности времени на подготовку методического материала по использованию программы EWB 5.12 для моделирования цифровых схем, автором рукописи произведено “заимствование” некоторых содержательных моментов из “Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и её применение”. M.:Солон-Р, 2001, 726 с.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
