Радиоэлектроника. Электротехника

Микроэлектронные схемы цифровых устройств. — 4-е изд., перераб. и доп.

Букреев И. Н., Горячев В. И., Мансуров Б. М.

год издания — 2009, кол-во страниц — 712, ISBN — 978-5-94836-197-0, тираж — 3000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ, масса книги — 1150 гр., издательство — Техносфера

серия — Мир электроники

цена: 1500.00 руб

Формат 70x100 1/16. Бумага офсетная №1, плотность 65 г/м²

Книга содержит большой объём оригинального материала по вопросам функционального и схемотехнического проектирования цифровых устройств на микросхемах. В отличие от третьего издания (1990 г.) расширен материал по триггерным схемам и схемам счётчиков, по импульсным устройствам на цифровых ИС. Введён новый материал по источникам вторичного питания и линиям связи, реализованным с применением цифровых ИС.

Книга предназначена для инженеров-разработчиков цифровой аппаратуры, содержащей в своём составе вторичные источники питания и устройства приёма 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 принятых сокращений	10

Глава 1. 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 представления 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 эмиттерными связями (ECL)	41
2.2.4. Интегральные элементы инжекционной логики (И²Л)	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-транзисторно-транзисторные ИМС (T-TTL)	49
2.4. Логические элементы на полевых транзисторах	51
2.4.1. Логические элементы на одноканальных МДП-структурах	55
2.4.2. Логические элементы на дополняющих МДП-транзисторах	57
2.4.3. Логические элементы с нагрузочным КМДП-транзистором	59
2.5. Логические элементы с вентильным и блокирующим
КМДП-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-элементов
в сигналы МДП-элементов	71
2.7.2. Преобразователи логических сигналов TTL-элементов
в сигналы ECL-элементов, сигналов ECL-элементов
в сигналы TTL-элементов	72
2.7.3. Преобразователи логических сигналов TTL-элементов
в сигналы И²Л-элементов, сигналов И²Л-элементов
в сигналы TTL-элементов	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 вида L, ―L	91
3.3.2. Триггеры с управлением записью вида [F]	104
3.3.3. Триггеры, в которых приём и фиксация информации
разнесены во времени	114
3.4. Импульсно-статические триггеры	130
3.4.1. Триггеры видов F_i, ―F_i	130
3.5. Триггеры на МДП- и КМДП-элементах	134
3.5.1. Статические триггеры	134
3.5.2. Динамические триггеры	137
3.6. Квазистатические 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 триггерах вида L―F	157
4.4.2. Сдвигающие регистры на триггерах вида ―LF	160
4.4.3. Сдвигающие регистры на триггерах вида F, F_i	161
4.4.4. Сдвигающие регистры на многотактных триггерах	162
4.5. «Протяжённые» сдвигающие регистры однотактного действия	165
4.6. Однотактные ПСР на основе многотактных триггеров	180

Глава 5. СЧЁТЧИКИ	183

5.1. Классификация счётчиков	183
5.2. Счётчики на основе триггерных устройств	185
5.3. Счётчики с переносом	190
5.3.1. Счётчики с последовательным (сквозным) переносом	190
5.3.2. Счётчики с параллельным переносом	193
5.3.3. Счётчик с параллельно-последовательным переносом	194
5.3.4. Счётчики на триггерах F, F_i, L―F-типа	195
5.3.5. Вычитающие счётчики	199
5.3.6. Работа счётчика, фиксирующего информацию по фронту ―F,
в режиме фиксации по фронту F	200
5.4. Реверсивные счётчики	201
5.5. Счётчики с произвольным коэффициентом счёта	203
5.5.1. Счётчики с естественным порядком счёта	204
5.5.1.1. Счётчики с K_сч ≠ 2n, использующие R-входы	208
5.5.2. Счётчики с произвольным порядком счёта	212
5.5.3. Счётчики с принудительным насчётом	213
5.5.4. Счётчики с начальной установкой кода	214
5.5.5. Адресные счётчики	215
5.6. Логические методы синтеза счётчиков	215
5.7. Безвентильные счётчики	225
5.8. Сдвигающие счётчики	228
5.8.1. Счётчики на кольцевых сдвигающих регистрах	229
5.8.2. Счётчики с постоянно взвешенными кодами	229
5.8.3. Счётчики на регистрах с перекрёстными связями	230
5.8.4. Сдвигающие счётчики на совмещённых схемах	232
5.8.5. Полиномиальные счётчики	233
5.9. Счётчики, построенные по схеме регистр-сумматор	234
5.10. Сдвигающие счётчики на основе специальных кольцевых схем	234

Глава 6. СЧЁТЧИКИ НА ОСНОВЕ МНОГОСТАБИЛЬНЫХ
ПЕРЕСЧЁТНЫХ 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. Многоустойчивые пересчётные схемы	248
6.4. Многостабильные пересчётные схемы, построенные по способу M-S	255
6.5. Многостабильные пересчётные схемы, построенные по способу MT
и коммутирующих триггеров	264
6.6. Многостабильные пересчётные схемы, построенные по способу MT
и запоминающего регистра	272
6.7. Многостабильные пересчётные схемы, построенные на полусчётных
кольцах	274
6.8. Реверсивные многостабильные пересчётные схемы	278
6.9. Многоразрядные счётчики на многостабильных пересчётных схемах	279
6.10. Реверсивные счётчики на многостабильных пересчётных схемах	285
6.11. Синтез счётчиков без избыточных кодовых комбинаций на основе
многостабильных пересчётных 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) кода	302
7.6. Устройства сравнения и контроля нечётности	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 счётчик-дешифратор	328
9.2.1. Распределители на регистрах с перекрёстными связями	328
9.2.2. Распределители на двоичных счётчиках с дешифратором	331
9.2.3. Распределители на многостабильных пересчётных схемах	334
9.3. Бездешифраторные распределители сигналов	335
9.3.1. Распределители на кольцевых схемах	335
9.3.2. Бездешифраторные распределители сигналов на основе
счётчика Джонсона	340
9.3.3. Бездешифраторные распределители на основе многостабильных
триггеров и пересчётных схем	348
9.4. Сравнительная оценка 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. Устройства формирования одиночных импульсов при замыкании
контактов	365
10.8. Устройства обнуления при включении питания	366
10.9. Устройство формирования пакета импульсов	367
10.10. Одновибраторы	368
10.11. Импульсные генераторы	377
10.11.1. Общие сведения, показатели качества, схемы
RC-, LC-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 N_д= п + 0,5	397
10.14. Получение меандра при делении на числа 2n + 1	402
10.15. Формирование «привязанных» тактовых импульсов	403
10.16. Приём цифровой информации	407
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. Удвоение частоты	427
10.26. Переключение тактирующих импульсов, формируемых генератором	429

Глава 11. 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 «включён»	443
11.6.2. Транзистор в стадии «выключен»	448
11.6.2.1. Запирание транзистора подачей на базу
отрицательного напряжения U_6э < 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 в активном режиме	451
11.6.4. Транзистор в переходном режиме «выключен-включён»	459
11.6.5. Транзистор в переходном режиме «включён-выключен»	464
11.6.6. Выбор транзистора	467
11.7. Работа преобразователя	467
11.8. Трансформатор	471
11.8.1. Общие сведения, основные уравнения, эквивалентная схема	471
11.8.2. Требования к трансформатору, процессы в магнитопроводе,
потери в трансформаторе, переходные процессы,
кпд трансформатора	484
11.9. Расчёт 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 без 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 выходе 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. Защита ВИП при плавном (медленном) нарастании
первичного напряжения	616
11.13. Экономичный ВИП 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 ПРИЁМ ИНФОРМАЦИИ ПО ПРОВОДНЫМ
ЛИНИЯМ 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. Защита линии связи от помех	654
12.3. Кодирование информации	665
12.3.1. Передача и приём информации в импульсном (типа F)
униполярном коде	666
12.3.2. Кодирование информации импульсами F и ―F	671
12.4. Передача и приём информации в коде Манчестер-II фронтами F, ―F	674
12.4.1. Приёмное устройство (декодер)	677
12.5. Передача информации и синхрочастоты 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

Книги на ту же тему

Активные фильтры и генераторы: Проектирование и схемотехника с использованием интегрированных микросхем, фон Вангенхайм Л., 2010
Аналоговая электроника. Основы, расчёт, моделирование (без CD), Наундорф У., 2008
Расчёт элементов цифровых устройств: Учебное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп., Преснухин Л. Н., Воробьёв Н. В., Шишкевич А. А., 1991
Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств (без CD), Антипенский Р. В., Фадин А. Г., 2007
Электронные схемы: 1300 примеров, Граф Р., 1989
Алгоритмы анализа электронных схем. — 2-е изд., перераб. и доп., Сигорский В. П., Петренко А. И., 1976
Вводный курс цифровой электроники, Фрике К., 2003
Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство, Титце У., Шенк К., 1983
Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. — 2-е изд., перераб. и доп., Гусев В. Г., Гусев Ю. М., 1991
Справочник радиолюбителя-конструктора. — 3-е изд., перераб. и доп., Чистяков Н. И., ред., 1983
Кружок электронной автоматики: Пособие для руководителей кружков: Из опыта работы, Алгинин Б. Е., 1990
Основы радиоэлектроники. Учебное пособие по факультативному курсу для учащихся 7—8 классов, Мамзелев И. А., Капелин Г. Г., 1978
Логическое проектирование СБИС, Киносита К., Асада К., Карацу О., 1988
Печатные платы. Конструкции и материалы, Медведев А. M., 2005
Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре, Зельдин Е. А., 1986

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Радиоэлектроника. Электротехника

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему