Разработка для контроля и определения типа логических интегральных микросхем методом сигнатурного анализа (стр. 4 из 12)
Микросхема выполнена в пластмассовом корпусе 238.16-2 с двухрядным вертикальным расположением выводов.
Электрические параметры микросхемы К555КП11 приведены в табл.9, условное графическое обозначение на рис.8, назначение выводов - в табл.10, состояния мультиплексора КП11 - в табл.11.
Таблица 9
| Uпит., ном., В | 5 |
| U0вых., не более, В | 0.48 |
| U1вых., не менее, В | 2.5 |
| I0вх., не более, мА | -0.76 |
| I1вх., не более, мА | 0.02 |
| I0пот., не более, мА | 13.6 |
| I1пот., не более, мА | 9.7 |
| t1.0зд.р., не более, нс | 21 |
| t0.1зд.р., не более, нс | 18 |
К555КП11
Рис.8. Мультиплексор К555КП11 (обозначение).
Таблица 10
| 1 | Входадреса данных S |
| 2 | Вход данных I 1a |
| 3 | Вход данных I2a |
| 4 | Выход данных Ya |
| 5 | Вход данных I1b |
| 6 | Вход данных I2b |
| 7 | Выход данных Yb |
| 8 | GND |
| 9 | Выход данных Yc |
| 10 | Вход данных I1c |
| 11 | Вход данных I2c |
| 12 | Выход данных Yd |
| 13 | Вход данных I1d |
| 14 | Вход данных I2d |
| 15 | Вход разрешения трансляции данных на выходы /E0 |
| 16 | “+” питания |
Таблица 11
| Входы | Выходы | ||||||
| /E0 | S | I1 | I2 | Y | |||
| 1 | X | X | X | Z | |||
| 0 | 0 | 0 | X | 0 | |||
| 0 | 0 | 1 | X | 1 | |||
| 0 | 1 | X | 0 | 0 | |||
| 0 | 1 | X | 1 | 1 | |||
4.2. Выбор программных средств.
В настоящее время существует большой выбор различных программных средств. При этом каждое из них имеет свою область применения. Например, для написания системных драйверов используются языки программирования низкого уровня (Assembler, Forth), так как работа таких программ идет в реальном времени, и для своевременной обработки данных требуется большое быстродействие драйвера-программы. Для написания удобных интерфейсов программ, а также программ, связанных с ведением баз данных, где не требуется столь высокого быстродействия, используются языки программирования высокого уровня (Clipper, Pascal, FoxPro, C++, Visual Basic). Т.е. выбор тех или иных программных средств реализации зависит конкретно от поставленной задачи и возлагаются на программиста, решающего эту задачу.
При проектировании данного устройства, для написания подпрограмм обмена информацией между проектируемым устройством и компьютером было решено использовать Assembler(процессора 80286), поскольку он обеспечивает максимальное быстродействие,минимальный объем, а также простоту и удобство в написании подпрограмм подобного класса.
При этом сохраняется возможность использования для этой цели морально устаревших в настоящее время компьютеров на базе процессоров 80286 и 80386, имеющихся в достаточном количестве на предприятиях, работающих в операционной системе MS-DOS.Также (при использовании соответствующих микропроцессоров и программных средств) этим обеспечивается максимальная транспортабельность программы при создании интерфейсов под другие операционные системы (OS/2, Windows95, Windows NT, Unix и пр.).
Ассемблер представляет собой язык программирования низкого уровня, в котором программист пишет инструкции, управляющие работой процессора. При помощи программы-компилятора эти инструкции переводятся в машинный код, исполняемый непосредственно процессором. В число команд Ассемблера входит самый минимальный набор (команды перехода, вызова подпрограмм и возврата из них, работы с регистрами, памятью, арифметические операции, логические операции, операции сдвига,сравнения, работы с портами ввода/вывода).
Для написания интерфейса программы поддержки данного устройства возможно использование любого из языков программирования высокого уровня, позволяющего вставлять подпрограммы на Ассемблере в текст программы.Поскольку данный вопрос выходит за рамки настоящей работы, подробно он рассматриваться не будет [8,9].
5. Описание принципиальных схем.
5.1. Описание состава принципиальных схем в сопоставлении с соответствующими структурными схемами узлов.
После выяснения структуры устройства и выбора элементной базы можно приступать к проектированию принципиальной схемы.
1) Входные регистры (см. структурную схему на рис.2).
Данный узел представляет собой 32-разрядный запоминающий регистр с ТТЛ-уровнями, без Z-состояния, использующий 8 входных линий данных и несколько линий управления на 32 выходных линии. Принципиальная схема узла изображена на рис.9.
Работает следующим образом: на контакты 2-9 разъема LPT-порт подаются 8 бит данных. На один из контактов 1-4 разъема X1 (с дешифратора) подается логический “0” - выбор регистра, в который должна быть произведена запись. Перепадом логических уровней “0”Þ”1” на контакте 16 разъема LPT-порт происходит защелкивание данных в выбранном регистре. Запись данных в остальные регистры производится аналогичным образом.
Питание узла: микросхемы DD2-DD5: 10 вывод - GND, 20 вывод - +5в.
Максимально потребляемый ток I1+5впотр.= 28мА*4 = 112мА
Рис.9. Входные регистры (принципиальная схема).
2) Устройствосогласования по входу (см. структурную схему на рис.2).
Данный узелобеспечивает согласование между ТТЛ-выходами регистров и входами испытуемой микросхемы как по напряжению (приведение уровней ТТЛ Þ КМОП или ТТЛ), так и по току. Принципиальная схема узла изображена на рис.10.
Исходя из приложения [3] максимальные входные токи для микросхем ТТЛ логики равны: ток “0” - 2мА, ток “1” - 0.1 мА.
Напряжение +Umc - напряжение питания испытуемой микросхемы. Для ТТЛ микросхем оно равно +5в. Для КМОП микросхем - +9в. При помощи него формируется входной ток “1”.
Напряжение -Umc зависит от выбранного типа микросхемы (задается пользователем, выставляется при помощи одного бита управляющего регистра). Для ТТЛ микросхем оно равно -9.3в. Для КМОП микросхем - -1в.
Расчет резисторов R33 и R65 в цепях стоков транзисторов VT1 и VT33 соответственно:
а) Для ТТЛ типа (считаем падение напряжения на открытых полевых транзисторах близким к 0):
R33=(|+Umc|-2.4в)/I1вх.макс.ТТЛ = 2.6в/0.1мА = 26К » 27К
R65 = (|-Umc|-Uпад.VD2)/I0вх.макс.ТТЛ = 9.3в-1.1в/2мА » 4.3К
б) Для КМОП логики соответственно:
I1вх.макс.КМОП = (|+Umc|-7в)/R33 = 9в-7в/27К » 0.07 мА
I0вх.макс.КМОП = (|-Umc|-Uпад.VD2)/R65 = 0.3в/4.3К » 0.07 мА
Диоды VD1 и VD2 нужны для ограничения потенциала U0вх.(т.е. этот потенциал не должен быть ниже потенциала общего провода, поскольку при этом возможен выход из строя микросхем КМОП логики).Значения 2.4в и 7в в формулах - это минимальные уровни логической “1” для ТТЛ и КМОП микросхем соответственно [3].
Данный узел инвертирует значение входного сигнала. Разъем X3 является панелью для вставки испытуемой микросхемы.
Узел работает следующим образом:
При подаче на вход логической “1”, напряжение на затворе транзистора VT1 будет близко к +5в, вследствие чего он находится в закрытом состоянии. Канал исток-сток этого транзистора имеет большое сопротивление, и ток через него не течет (не учитывая очень малые токи утечки). В то же время транзистор VT33 открыт, т.к. напряжение между подложкой и затвором равно около +5в. Через него, резистор R65 и диод VD2 течет ток, равный» 2мА. При подключении входа испытуемой микросхемы к аноду диода VD1, часть этого тока пойдет через него, обеспечивая уровень логического “0” на входе микросхемы. Диод VD1 нужен для компенсации падения напряжения на VD2, чтобы не допустить на входе микросхемы уровня напряжения ниже уровня общего провода (что является причиной выхода из строя КМОП микросхем).
При подаче на вход уровня логического “0” наоборот, транзистор VT33 будет закрыт, транзистор VT1 - открыт. Ток потечет через переход исток-сток транзистора VT1, резистор R33 ивход испытуемой микросхемы. Максимальный входной ток для ТТЛ микросхем будет примерно U1вх;макс.=(|+Uмс|- 2.4в)/R33 » 0.1мА.
Питание узла: +Uмс, -Uмс, +5в.
Максимально потребляемые токи (+Uмс.макс.=+9в, -Uмс.макс.=-10в):
I2+Uмспотр.= (+Uмс.макс./R33)*32 = (9в/27000)*32 » 11мА
I2-Uмспотр.= (|-Uмс.макс.+UVD2|/R65)*32 = (9.3в/4300)*32 » 69мА