Faultless #03 31 декабря 1995

Железо

Сделай сам - Применение микросхем серии К155.

  ╔══════════════════════════════════════╗
  ║Раздел:Сделай сам;                    ║
  ║Статья:Применение микр. серии К155;   ║
  ║Музыка:Dreamer;                       ║
  ║Текст :Ворожкин Александр.            ║
  ╚══════════════════════════════════════╝

   Микросхема  К155ИР15  (рис.1) представ-
  ляет  собой четырехразрядный  регистр  с
  возможностью  переключения выходов в вы-
  сокоимпедансное   состояние.Потребляемый
  ею ток не превышает  72 мА, максимальная
  частота  следования  тактовых  импульсов
  равна 15 МГц.
   Информация, поступающая на входы D1-D4,
  записывается  в  триггеры   регистра  по
  фронту положительного тактового  импуль-
  са на входе C.При  воздействии такого же
  импульса на вход  R  они устанавливаются
  в нулевое состояние.Регистр  имеет   два
  равноправных   входа  разрешения  записи
  EWR.Присутствие уровня 1 на любом из них
  запрещает запись в  триггеры.Сигналы  на
  входах EWR и D1-D4  могут изменяться при
  любом уровне (0 или 1)  на входе C,важно
  лишь их состояние  непосредственно перед
  фронтом положительного  импульса на этом
  входе.Микросхема имеет также два равноп-
  равных входа EZ.При уровне 1 на любом из
  них выходы регистра  переключаются в вы-
  сокоимпедансное состояние, причем работа
  микросхемы по  другим  входам  (записи и
  обнуления) не нарушается.
   Основное  назначение регистра - запись,
  хранение и передача  информации.Для при-
  мера на рис.2 изображена схема устройст-
  ва  для  одновременной  записи  четырех-
  разрядной   информации   от   источников
  <<Данные 1>>  и  <<Данные 2>>  по фронту
  тактового импульса на входе <<Запись>> и
  поочередной  передачи  ее  на  выходы по
  сигналам <<Чтение 1>> и <<Чтение 2>>.
   Наличие двух входов  разрешения  записи
  EWR и перевода выходов в высокоимпеданс-
  ное состояние EZ позволяет легко органи-
  зовать матричное управление большим чис-
  лом микросхем.Например , две  микросхемы
  K155ИД4 могут  управлять  (одна по гори-
  зонтали,другая по вертикали) матрицей из
  64 регистров K155ИР15 по входам EZ.В ре-
  зультате  обеспечивается   одновременная
  запись и запоминание 256  бит информации
  и последовательная передача ее по 4 бита
  в необходимом порядке.Управляя  матрицей
  регистров по входам EWR, можно  последо-
  вательно записывать  информацию  от раз-
  личных  источников и параллельно переда-
  вать ее,если выходы микросхем не объеди-
  нены.
   Микросхема  K155ИР17  (см.рис.1) - спе-
  циальный   регистр , предназначенный для
  построения  аналого-цифровых  преобразо-
  вателей  (АЦП), работающих  по  принципу
  последовательного  приближения, с числом
  разрядов 12.Потребляемый ею ток  не пре-
  вышает 124 мА,максимальная частота  сле-
  дования тактовых импульсов - 15 МГц.
    Регистр имеет вход C для  отрицательных
  тактовых   импульсов  (триггеры регистра
  переключаются  по  их  спаду),вход D для
  сигналов запоминаемой информации , входы
  разрешения преобразования ERD и сбр. S.
   Работу микросхемы иллюстрируют  времен-
  ные диаграммы сигналов на входах и выхо-
  дах, изображенные на рис.3.При  уровне 0
  на  входах  ERD  и S по спаду очередного
  отрицательного тактового импульса преоб-
  зования P также возникает  уровень 1.Та-
  кое  состояние  регистра  сохраняется до
  тех  пор, пока  на  входе S присутствует
  уровень 0.
   После поступления  уровня  1  на вход S
  спад первого  же тактового импульса  (1)
  записывает  в триггер регистра с выхода-
  ми 12' и 12  информацию с входа D (имеет
  значение  уровень  до  спада   тактового
  импульса), устанавливает   на  выходе 11
  уровень 0,а на выходах 1-10 и P остается
  уровень 1.Так как в нашем случае на вход
  D воздействует уровень 1,то на выходе 12
  появляется   такой  же уровень.Спад сле-
  дующего тактового  импульса  (2) записы-
  вает информацию с входа D (также уровень
  1) в триггер с выходом 11  и  устанавли-
  вает на выходе 10 уровень 0  и т.д.Таким
  образом на выходах  регистра  поочередно
  появляется уровень 0, а затем информация
  с входа D.
   После того, как  импульс 12 запишет ин-
  формацию в триггер с выходом 1,на выходе
  P возникает уровень  0  и  состояние ре-
  гистра фиксируется  до  появления такого
  же уровня на входе S.Если  последний со-
  единить с выходом P,то по спаду  очеред-
  ного  тактового  импульса  (13)  регистр
  установится  в  исходное состояние (ана-
  логично импульсу 0)  и  далее повторится
  описанный выше цикл работы  с   периодом
  13 тактов.
   В случае подачи уровня 1 на вход ERD на
  выходах 1-12,P появляется такой  же уро-
  вень , не изменяющийся  от  сигналов  на
  других  входах.Соединив  выход  P  одной
  микросхемы с входом ERD другой,как пока-
  зано на рис.4, можно построить  регистры
  на 24,36,48  и  т.д. разрядов.Такие  ре-
  гистры работают аналогично одной микрос-
  хеме,а при соединении выхода P последней
  с объединенными  входами S - циклично  с
  периодом соответственно  25,37,49 и т.д.
  тактов.Микросхему  можно использовать  и
  как регистр  с  меньшим  числом разрядов
  (11-1),если вход S соединить  с соответ-
  ствующим выходом (1-11).
   При подаче на вход D постоянного уровня
  1 регистр работает как  счетчик-дешифра-
  тор , на выходах которого  поочередно на
  время  периода  тактовых импульсов появ-
  ляется уровень  0.Коэффициент  пересчета
  такого счетчика равен 13,если вход S со-
  единен с выходом P,но может быть и мень-
  ше (2-12), если  этот  вход  соединен  с
  соответствующим  выходом  (1-11).Если же
  на вход D постоянно подан  уровень 0, то
  по спаду каждого тактового импульса уро-
  вень 1 на очередном из выходов 11-1 сме-
  няется уровнем 0  и  остается  таким  до
  конца цикла, а на выходе 12 присутствует
  постоянно уровень  0.Длительность  цикла
  так же, как в предыдущем  случае , может
  быть от  2 до 13  периодов  тактовых им-
  пульсов.
   Схема возможного варианта АЦП изображе-
  на на рис. 5.К  выходам 1-12  микросхемы
  DD1 подключен  цифро-аналоговый преобра-
  зователь (ЦАП) DA1,у которого 12 - стар-
  ший разряд , вход 1 - младший.Компаратор
  DA2 сравнивает выходное напряжение ЦАП и
  преобразуемое  входное.ЦАП  и компаратор
  могут быть самых разных типов, например,
  можно  использовать  K594ПА1  и  K554СА3
  соответственно.
   Тактовый импульс 0 (см.рис.13) устанав-
  ливает регистр DD1 в исходное состояние,
  и на входы ЦАП DA1 поступают сигналы ко-
  да 011...1.На его выходе появляется уро-
  вень, равный половине максимального пре-
  образуемого  ЦАП напряжения,и компаратор
  DA2 сравнивает  этот  уровень с входным.
  Если последний оказывается  больше  (см.
  диаграмму U/Uвх.мах), на выходе компара-
  тора возникает уровень  1.Тактовым   им-
  пульсом (1) он  записывается  в  триггер
  с  выходом 12  и  сохраняется  до  конца
  преобразования (при меньшем входном нап-
  ряжении в  этот триггер  запишется  уро-
  вень 0).
   По  окончании  тактового  импульса 1 на
  выходе 11 регистра  DD1  появляется уро-
  вень 0,и на входы DD1 появляется уровень
  0,и на входы ЦАП  поступают сигналы вхо-
  да 1011...1.Теперь  входное   напряжение
  сравнивается  с  уровнем  3/4  (1/2+1/4)
  преобразуемого  ЦАП.Если  оно  больше  и
  этого значения (см.рис.3), в  триггер  с
  выходом 11 записывается  тоже  уровень 1
  (в ином  случае - 0)  следующим тактовым
  импульсом (2),и на ЦАП воздействуют сиг-
  налы кода  11011...1.В этом случае вход-
  ное напряжение  сравнивается  с  уровнем
  7/8 (1/2+1/4+1/8)  от  максимального  и,
  если   оно  становится  меньше  ( как на
  рис.3),в триггер с  выходом  10  записы-
  вается уровень 0,а уровень сравнения по-
  нижается на 1/16,и т.д.
   После импульса 12  на  выходах 12-1 ре-
  гистра присутствуют  сигналы   двоичного
  двенадцатиразрядного параллельного  кода
  (для нашего случая  110101...01), а уро-
  вень  0  на  выходе  P  сигнализирует об
  окончании  преобразования  и  может быть
  использован   для   перезаписи  сигналов
  сформированного кода в регистр хранения.
  В  процессе преобразования  на выходе D0
  регистра появляется задержанная  на один
  период тактовых  импульсов информация  с
  входа  D, т.е. сигналы последовательного
  кода входного  напряжения.При соединении
  выхода P с входом  S  (см.рис.15) работа
  АЦП становится циклической с периодом 13
  тактов.Разрядность АЦП может быть умень-
  шена (при использовании  вместо P любого
  из выходов 1-11) или увеличена (при сое-
  динении регистров  по схеме  на рис.14 и
  подключении ЦАП с соответствующим числом
  входов).
   Микросхему  K155ИР17  можно   применить
  также в устройствах,производящих  другие
  операции по  принципу  последовательного
  приближения.Например , подсоединив к ре-
  гистру цифровой умножитель  кодов, можно
  построить устройство, извлекающее  квад-
  ратные корни.При этом сигналы начального
  состояния регистра  в  коде 011...1 счи-
  таются пробным  значением,которое цифро-
  вым умножителем возводится  в  квадрат,а
  затем цифровым компаратором сравнивается
  с кодом числа, из  которого  извлекается
  корень.Далее  устройство работает анало-
  гично АЦП, а на  его  выходах получаются
  сигналы кода квадратного  корня.Таким же
  образом устройство может делить коды или
  определять код обратного числа.