Внутренней положительной

Промышленностью выпускается большое число различных серий микросхем, содержащих различные наборы логических элементов, триггерных схем и других функциональных элементов. В микросхемотехнике наблюдается тенденция ко все большей степени интеграции изделий. Рассмотренные в данной главе принципы построения схем дискретного действия применяются как при создании устройств из элементов относительно малой степени интеграции, так и для внутренней организации функциональных узлов большей степени интеграции, включая большие интегральные микросхемы (БИС).

В зависимости от внутренней организации ПЛМ можно разделить на два типа: комбинационные и ПЛМ с памятью. Комбинационная ПЛМ ( 5.9, а, 6) содержит две матрицы: Mit состоящую из q s — входовых элементов И, с помощью которых формируются произведения входных переменных (т. е. термы), и Mz, состоящую из / элементов ИЛИ, с помощью которых реализуется дизъюнкция полученных термов. Такая структура обозначается ПЛМ (s, t, q) и с ее помощью можно непосредственно реализовать любую систему переключательных функций г/ь ...,ун (N < /) от переменных Xt, ..., XL (L < S) дизъюнктивная нормальная форма которых содержит Н(Н < q) термов. При этом целесообразно использовать кратчайшее ДНФ функций, т. е. проводить минимизацию функций, по критерию минимума числа различных термов. ПЛМ (s, t, q) удобна также для реализации скобочных форм, для чего выходы матрицы Mit соответствующие содержащимся в скобках конъюнкциям, подключаются к свободным входам ПЛМ. ПЛМ с памятью ( 5.10, а, б), обозначаемая ПЛМ

Окружающий нас мир составляют не отдельные, изолированные друг от друга предметы, а совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих объектов целостных образований. Однако не всякая система является целостной, хотя всякое целое есть система. Целостная система представляет собой совокупность объектов, взаимодействие которых обусловливает наличие новых общих качеств, не свойственных образующим ее частям. Причем связь между этими объектами настолько органична, что изменение одного из них вызывает то или иное изменение других, а нередко и системы в целом. Всякое целое обладает своим составом и структурой — особым способом внутренней организации, взаимосвязи элементов. Всякое целое, кроме того, существует не изолированно, а в какой-то связи с окружающей его внешней средой. Специфический характер взаимодействия элементов в целостной системе является определителем специфики того или иного типа целостности.

Программируемая логическая матрица (ПЛМ) представляет собой функциональный блок, созданный на базе полупроводниковой технологии и предназначенный для реализации логических схем цифровых систем. В зависимости от внутренней организации программируемые логические матрицы можно разделить на ПЛМ комбинационной логики и ПЛМ с памятью. Среди ПЛМ первого типа наибольшее распространение получили двухуровневые

что таких состояний ат, для которых /то> 2 б (Об^2 — 3), обычно немного, поэтому основная масса переходов будет реализована РМ-структурой, т. е. будет использована ее-положительная особенность — простота реализации большого числа переходов. Многонаправленные переходы реализуются частично РМ- и частично Р-структурами. Использование положительных особенностей каждой из структур, определяемых спецификой внутренней организации ПЛМ и ПЗУ, применяемых для построения соответствующих подсхем, позволяет при малых затратах оборудования реализовать очень сложные ГСА при одновременном обеспечении высокого быстродействия.

По структуре счетчики делятся на последовательные (каскадные), параллельные и параллельно-последовательные, которые отличаются способом подачи счетных импульсов на входы разрядов счетчика. В последовательном счетчике счетные импульсы поступают только на вход первого разряда, а с его выхода переходят на вход второго разряда. Таким образом, вход каждого последующего разряда счетчика соединен с выходом предыдущего. В параллельном счетчике счетные импульсы одновременно поступают на входы всех разрядов счетчика, однако благодаря внутренней организации счетчика каждому счетному импульсу соответствует срабатывание только определенных разрядов.

В составе блочных SOPC с процессорными ядрами можно выделить четыре основные части: процессор, FPGA, интерфейс между ними и интерфейс с внешней средой. В первую очередь, именно интерфейсы различаются друг от друга в SOPC разных фирм, и, главным образом, это определяет специфику тех или иных микросхем. Различия, имеющиеся во внутренней организации процессоров и FPGA, вторичны и при проектировании на основе SOPC проявляют себя в меньшей степени.

Возможным, а зачастую целесообразным вариантом реализации системы, является ее полное или частичное воплощение на ПЛИС. Поскольку проектированию цифровых фрагментов систем на основе ПЛИС и положительным эффектам, связанным с такой реализацией, будут уделены последующие разделы книги, здесь отметим только те моменты, которые могут, по нашему мнению, препятствовать переводу проектов на этот вариант изготовления. Проектирование на ПЛИС является существенно новым направлением, которое еще недостаточно поддержано выпуском учебной и научной литературы. Одним из моментов отказа от реализации на ПЛИС может стать необходимость при проектировании обязательно (хотя бы на этапах программирования) пользоваться специальными САПР и, конечно, требование модернизации на начальных этапах парка средств сопровождения разработок. Отсутствие отечественных разработок современных ПЛИС — еще один фактор, в определенных ситуациях останавливающий реализацию конечной продукции на этом типе БИС. Нехватка соответствующих квалифицированных кадров, и отсутствие у разработчиков навыков грамотного схемотехнического проектирования схем на основе ПЛИС может также являться причиной нежелания создания продукции на этом типе ИС. Специфика внутренней организации ПЛИС требует замены целого ряда традиционных схемотехнических решений на другие. Наиболее важной представляется ориентация на организацию тактированной работы отдельных узлов ПЛИС, и непривычным для многих разработчиков оказывается невозмож-

Первым этапом является этап выбора типа МП. Для традиционного подхода система команд и архитектура МК или МП всегда носили предопределяющий характер и оказывали исключительное влияние на эксплуатационные характеристики проектируемой системы, поэтому этап выбора типа процессорного ядра был особенно важен. Выбор процессорного ядра предопределяет все составляющие проектного процесса: доступные аппаратные ресурсы, имеющиеся программные заготовки (библиотеки стандартных программ, наличие разработанных систем реального времени), наличие разработанного инструментария проектирования и отладки, методики проектирования. Это положение было особенно существенно для микроконтроллерной реализации, поскольку выбор семейства предопределяет и допустимые варианты процессорной периферии (объемов и типов памяти, скоростей и типов других периферийных устройств, достаточного количества входных/выходных портов и т. д.). К настоящему времени острота проблемы несколько уменьшилась как со стороны HW, так и со стороны SW. В части HW, во-первых, произошла стандартизация свойств и параметров периферийных блоков, а во-вторых, в них появилась гибкость и возможность выполнения в определенных пределах корректировок внутренней организации. В части SW разработчиками постоянно предпринимаются усилия, чтобы облегчить переносимость его с одной аппаратной платформы на другую.

Следующим фактором является наличие или возможность использования стандартных решений. Этот момент также может оказаться решающим при выборе САПР. Ситуация несколько улучшается и сглаживается с помощью создания переносимых проектных решений (например, записи функционирования на одном из вариантов языков описания аппаратуры VHDL, Verilog или EDIF). Однако особенности внутренней организации БИС ПЛ могут приводить в таком случае к получению после компиляции не самых эффективных решений (если, конечно, в спецификации проекта эти особенности не учтены).

В настоящее время к наиболее распространенным универсальным способам описания проекта, применимым для любого уровня его иерархии, относят графический и текстовый. Реже используются непосредственная разводка схем FPGA в редакторе топологии, описания в виде требуемых временных диаграмм и др. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки. Близость выразительных средств выбранного способа описания в САПР и внутренней организации или поведения разрабатываемого устройства способна существенно сократить время создания проекта, поскольку может упростить его создание и тестирование, а описание, как правило, окажется более наглядным и понятным.

5.13. Схема (а) и характеристики (б) магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью по току нагрузки

1.15. Магнитный усилитель с внутренней положительной обратной связью по току нагрузки:

Обратная связь (ОС) в усилителях — подача части сигнала с выхода на вход — существенно меняет характеристики и основные параметры усилителей (см. § 11.4). В магнитных усилителях обратная связь бывает внешней и внутренней, положительной и отрицательной, по току и напряжению. Для создания внешней обратной связи применяют специальную обмотку обратной связи woe) ток которой пропорционален току нагрузки или напряжению на нагрузке. Переменные резисторы служат для регулировки коэффициента обратной связи. Если действие тока /ос усиливает действие напряжения управления Uy, т. е. магнитное поле обмотки woc направлено согласно с магнитным полем, созданным обмоткой управления wy, то обратную связь называют положительной. В противном случае связь — отрицательная. Коэффициент обратной связи

На 11.6 приведена схема магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью (с самопод-магничиванием).

8-8. Схема магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью

Весьма экономным получается регулятор, в котором основные диоды выпрямителя являются одновременно и диодами Д ( VII.6, б). Такая схема широко применяется при питании ксеноновых ламп и дуг Петрова в кинотехничеоких устройствах ( VII.6, в). На схеме дроссель насыщения состоит из шести однофазных дросселей насыщения с внутренней положительной обратной связью по току. В такой схеме дроссель насыщения имеет обмотку управления по объему в 6 раз меньшую, чем без обратной связи, а общая экономия в массе дросселя составляет около 30%.

На VIII.23, б приведена принципиальная схема двухступенчатого магнитно-транзисторного стабилизатора. Для упрощения фильтр выпрямителя на схеме не показан. Первая ступень — предварительный стабилизатор в цепи переменного тока на регулирующем элементе — /'' (цифры соответствуют структурной схеме, приведенной на VIII.23, а) — дросселе насыщения с внутренней положительной обратной связью по току Д. Н. Ток в обмотки управления Д. Н. поступает от усилителя на тран-

Силовая цепь состоит из понижающего трансформатора Тр, рабочих обмоток ш_ дросселей насыщения ДН1, выпрямительного моста В1 и дросселя фильтра Др. ДН1 выполнен с внутренней положительной обратной связью по току.

11-8. Магнитный усилитель с внутренней положительной обратной связью.

8-8. Схема магнитного усилителя с внутренней положительной обратной связью

Процесс отпирания тиристора обусловлен наличием внутренней положительной обратной связи и протекает лавинообразно (регенеративный процесс). Рассмотрим процесс включения тиристора при подаче управляющего тока /У. При этом увеличивается ток через переход Я3 и его составляющая ал(/а+/у), которая для р-п-р транзистора является током базы, поэтому возрастает доля тока коллектора «р/а. Общий ток /к возрастает, при этом в базу п-р-п транзистора поступает из слоя п\ больший ток, что вновь вызывает увеличение коллекторного тока транзистора п-р-n-типа. При увеличении тока /а значения коэффициентов передачи ар и «„ растут и знаменатель в выражении (1.9) обращается в нуль. За счет резкого нарастания тока /а увеличивается падение напряжения на резисторе R» ( 1.13, в), а падение напряжения на тиристоре уменьшается.