Синтез цифрового управляющего устройства (стр. 4 из 6)
Таблица 3.15.
Таблица перевода числа, закодированного в натуральном двоичном коде в десятичное.
| Результат перевода числа в десятичную систему | Реализуемая функция | Внутренние состояния автомата (разряды двоичного числа) | |||
| Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | ||
| 0 | f'1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | f’2 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 3 | f'3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 2 | f'4 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 6 | f'5 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | f'6 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 5 | f'7 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | f'8 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 12 | f'9 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 13 | f'10 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 15 | f'11 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 14 | f'12 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 10 | f'13 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 11 | f'14 | 1 | 0 | 1 | 1 |
2) Аналогичный расчёт произвели для входных функции Fi, приняв х1 за старший значащий разряд, а х2 за младший. В результате получили результаты, сведённые в таблицу 3.16.
Таблица 3.16.
Таблица перевода числа, закодированного в натуральном двоичном коде в десятичное.
| Результат перевода числа в десятичную систему | Реализуемая функция | Внутренние состояния автомата (разряды двоичного числа) | |
| x1 | x2 | ||
| 0 | F1 | 0 | 0 |
| 1 | F2 | 0 | 1 |
| 3 | F3 | 1 | 1 |
| 2 | F4 | 1 | 0 |
3) В качестве дешифратора 4 на 16 выбираем из [1] микросхему КР1533ИД3, а в качестве дешифратора 2 на 4 взяли микросхему КР555ИД6. Параметры этих микросхем приведены в таблице 3.17.
Таблица 3.17.
Параметры выбранных дешифраторов.
| Тип микросхемы | Параметры микросхемы | |||
| Функциональное назначение | Потребляемый ток Icc, мА | Время нарастания сигнала tPLH, нс | Время спада сигнала tPHL, нс | |
| КР1533ИД3 | дешифратор 4 на 16 | 35 | 30 | 25 |
| К555ИД6 | преобразователь двоичного кода в десятичный | 13 | 43 | 43 |
Схема подключения микросхемы КР1533ИД3 показана на рис.3.8, а К555ИД6 на рис.3.9.
4) Поскольку выхода дешифраторов инвертированы, то есть при реализации функций Fj и
на соответствующем выходе микросхемы появляется логический ноль, а нам необходимо получить при произведении Fi и логическую единицу.С этой целью ввели функцию fj, равную единицы лишь при одном наборе Fi и
, по правилу получения комбинационных схем из [4] она представима в виде: 
(3.36)По закону Де-Моргана в формуле (3.36) заменим произведение инвертированных функций на инверсную сумму:
(3.37)Из выражения (3.37) видно, что fj будет равна единице только при Fi=0 и
=0. Таким образом, уравнения (3.31)-(3.34) с учётом (3.37) принимают вид:y1=f5+f7+f8+f10+f11+f12+f14=
+ 
+ 
+ 
++
+ 
+ 
(3.38)y2=f4+f5+f7+f9+f10+f11=
+ + 
+ 
++
+ 
(3.39)y3=f3+f4+f5+f6+f8+f10+f14=
+ 
+ 
+ 
++
+ 
+ (3.40)y4=f2+f3+f4+f5+f6+f9+f10=
+ 
+ 
+ ++
+ + (3.41)Ввели переменные P:
P1=f4+f5 (3.42)
P2=f3+f4+f5+f6 (3.43)
P3=f7+f10+f11 (3.44)
P4=f7+f9+f10+f11 (3.45)
P5=f8+f14 (3.46)
P6=f5+f8+f12+f14 (3.47)
P7=f8+f10+f14=P5+f10 (3.48)
P8=f2+f8+f10 (3.49)
В результате выражения (3.38)-(3.41) приобрели вид:
y1=f5+f7+f8+f10+f11+f12+f14=P3+P6 (3.50)
y2=f4+f5+f7+f9+f10+f11=P1+P4 (3.51)
y3=f3+f4+f5+f6+f8+f10+f14=P2+P7 (3.52)
y4=f2+f3+f4+f5+f6+f9+f10=P2+P8 (3.53)
Схема подключения дешифратора 4 на 16 КР1533ИД3 для получения функций f'i
Рис3.8.
Схема подключения микросхемы К555ИД6 для получения функций Fi
Рис.3.9.
Для реализации выходных функций у1, у2, у3, у4 использовали логические функции 2 ИЛИ-НЕ и 2 ИЛИ. Из [1] с целью получения этих функций выбрали микросхемы КР1533ЛЕ3 и КР1533ЛЛ1. Параметры этих микросхемы приведены в таблице 3.18.
Таблица 3.18.
Электрические параметры выбранных микросхем.
| Тип микросхемы | Параметры микросхемы | |||
| Функциональное назначение | Потребляемый ток Icc, мА | Время нарастания сигнала tPLH, нс | Время спада сигнала tPHL, нс | |
| КР1533ЛЛ1 | 4 элемента 2ИЛИ | 5 | 14 | 12 |
| КР1533ЛЕ1 | 4 элемента 2ИЛИ-НЕ | 4 | 14 | 10 |
5) С целью получения по четырех слагаемых, то есть для реализации логической функции 4 ИЛИ применяли схемы, где выход логической схемы 2 ИЛИ подсоединяли к входу другого элемента 2 ИЛИ, причём на второй вход другого элемента подаётся сигнал xi (рис.3.10).
6) В результате проделанных преобразований получили схему комбинационной части цифрового автомата, изображённую на рис.3.11-12.
3.2 Разработка силовой части цифрового управляющего устройства
3.2.1 Разработка принципиальной схемы
Принципиальная схема силовой части цифрового управляющего устройства приведена на рис.3.13.
В качестве гальванической развязки между силой частью и цифровым блоком поставили транзисторную оптопару, по схеме, изображённой на рис.3.1.
Поскольку нам необходимо коммутировать переменный ток, то в качестве силовых ключевых элементов выбрали симметричные тиристоры. Постоянный ток управления тиристоров может достигать нескольких сотен миллиампер, а ток коллектора транзистора выбранного типа оптопары не должен превышать 10мА (таблица 3.2), поэтому с целью
защиты фототранзистора поставили транзисторный по схеме параллельного ключа.
При высоком уровне напряжения на входе оптопары фототранзистор входит в режим насыщения, поэтому напряжение на входе транзисторного ключа будет мало, при этом коммутирующий транзистор будет в режиме отсечки, так как выходное напряжение оптопары равно входному транзисторного ключа. В этом случае потенциал на управляющий электрод тиристора будет передаваться через резистор R3. При низком уровне напряжения на входе гальванической развязки фототранзистор будет в режиме отсечки, на входе транзисторного ключа будет подаваться напряжение, равное напряжению питания, коммутирующий транзистор будет находиться в режиме насыщения, поэтому между управляющим электродом и катодом тиристора будет прикладываться напряжение, равное напряжению насыщения транзистора VT, и силовой ключ будет закрыт. Резистор R2 необходим для задания тока базы транзистора и предотвращения короткого замыкания источника питания при насыщенном фототранзисторе оптопары.