Аналитическое решение

Особенности микросхем ЭСЛ

Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.

 

6. Счётчик К500 ИЕ 136

Микросхемы К500ИЕ136- счётчики, считают вгексадецимальном коде. Имеют уни­версальное назначение и могут при такто­вых частотах свыше 100 МГц считать как на увеличение, так и на уменьшение вы­ходных данных (реверс).

Полная принци­пиальная схема микросхемы ИЕ136 показа­на на рис. 6 (а). Его цоколевка на рис. 6 (б).

Четыре режима работы этих счет­чиков программируются по двум вхо­дам SI, S2 (см. табл.4). Режим предварительной установки позво­ляет загрузить данные, присутствующие на входах D₀—D₃ (см. также первую и восьмую строки табл. 5). Счетчики меняют выходные состояния по положительному перепаду на тактовом входе С. В другие моменты (С = Н, см, пятую строку табл. 5) можно менять данные на входах D. После завершения счета на выходе окончания счета ТС уста­навливается напряжение низкого уровня. Реверс счета получается при смене уровней напряжения на входах S1 и S2 (см. табл. 4) на противоположные.

 

Таблица 4. Выбор режимов счетчика К500ИЕ136

 

При напряжениях высокого уровня на входах SI, S2 счет останав­ливается. Максимальная тактовая частота при счете как на увеличение, так и на уменьшение составляет 125 МГц. Счетчик потребляет ток питания по 165 мА на корпус в каждом варианте. Наибольшее время задержки имеет цепь от входа С до выхода ТС (tзд,р,ср= 10,9 нс). Наи­большее время «выдержки» ts = 7,5 нс требуется между сигналами на входах, выбора S и тактовым С.

 

 

 

 

Рисунок 6- Счётчик серии К50 ИЕ136: а) полная принципиальная схема;

б) его цоколевка

 

 

7.1. Первый триггер

 

Загрузка: S₁=0, S₂=0

D₁₁ = 0

D₁₂ = D₀

Q₀ = D₁₁ · D₁₂

 

Счёт на увеличение: S₁=0, S₂=1, C_вх=0

D₁₁ = C_вх

D₁₂ = Q₀ ^n-1

Q₀ = D₁₁ · D₁₂ +D₁₁ · D₁₂

 

Перерыв и сохранение: S₁=0, S₂=1, C_вх=1

D₁₁= C_вх

D₁₂ = Q₀ ^n-1

Q₀ = D₁₁ · D₁₂

 

Остановка: S₁=1, S₂=1

D₁₁ = 1

D₁₂= Q₀ ^n-1

Q₀ = D₁₁ · D₁₂

 

Счёт на уменьшение:

D₁₁= C_вх

D₁₂ = Q₀ ^n-1

Q₀ = D₁₁ · D₁₂

 

7.2. Второй триггер:

 

Загрузка: S₁=0, S₂=0

D₃₂ = D₁

D₂₂ = 0

D₁₂ = 1

Q₁ = D₃₂ · D₂₂ D₁₂

 

Счёт на увеличение: S₁=0, S₂=1, C_вх=0

D₁₂ = Q₀ ^n-1

D₂₂= C_вх

D₃₂ = Q₁ ^n-1

Q₁ = D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂= D₂₂ (D₁₂ · D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)

 

Остановка: S₁= 1, S₂=1

D₁₂ = Q₀ ^n-1

D₂₂ = 1

D₃₂ = Q₁ ^n-1

Q₁ = D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂= D₂₃ (D₁₂ · D₃₂+

D₁₂ · D₃₂) + D₂₃ (D₁₂ · D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)= (D₂₃+D₂₃) · (D₁₂ D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)=

=D₂₃ (D₁₂ · D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)

 

Счёт на уменьшение: S₁=1, S₂=0, C_вх=0

D₁₂ = Q₀ ^n-1

D₂₂= C_вх

D₃₂ = Q₁ ^n-1

Q₁ = D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂+ D₁₂ · D₂₂ D₃₂= D₂₂ (D₁₂ · D₃₂+

D₁₂ · D₃₂+D₁₂ · D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)

Q₁=D₂₂ (D₁₂ · D₃₂+ D₁₂ · D₃₂)

 

7.3. Третий триггер:

Загрузка: S₁=0, S₂=0

D₁₄ = 0

D₂₄ = 0

D₃₄ = 0

D₄₄ = D₂

Q₂ = D₁ · D₂ · D₃· D₄

 

Счёт на увеличение: S₁=0, S₂=1, C_вх=0,1

D₁₄ = Q₀ ^n-1

D₂₄= Q₁ ^n-1

D₃₄ = C_вх

D₄₄ = Q₂ ^n-1

 

Q₂ = D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ = D₃₄ (D₁₄ · D₂₄· D₄₄+ D₁₄ · D₂₄· D₄₄+ D₁₄ · D₂₄· D₄₄)= D₃₄ (D₂₄ ( D₁₄· D₄₄+ D₁₄ ·D₄₄+ D₁₄ · D₄₄)+ D₂₄· D₄₄

 

Остановка: S₁= 1, S₂=1

D₁ = Q₀ ^n-1

D₂ = Q₁ ^n-1

D₃ = 1

D₄ = Q₃ ^n-1

Q₂ = D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ + D₁₄ · D₂₄ ·

D₃₄ · D₄₄₌ D₃₄ (D₂₄ · D₄₄ · D₁₄ + D₄₄ ( D₁₄ · D₂₄+ D₁₄· D₂₄+ D₁₄ · D₂₄+ D₁₄· D₂₄)=

=D₃₄(D₂₄· D₄₄· D₁₄+ D₄₄)

 

Счёт на уменьшение: S₁=1, S₂=0

D₁₄ = Q₀ ^n-1

D₂₄ = Q₁ ^n-1

D₃₄ = C_вх

D₄₄ = Q₂ ^n-1

Q₂ = D₁₄ ·D₃₄ · D₄₄+ D₁₄ ·D₃₄ · D₄₄+ D₁₄ ·D₃₄ · D₄₄+ D₁₄ ·D₃₄ · D₄₄= D₃₄(D₁₄ ·D₄₄+D₄₄)

 

7.4. Четвертый триггер:

Загрузка: S₁=0, S₂=0

D₁₅ = 0

D₂₅ = 0

D₃₅ = 0

D₄₅ = 0

D₅₅= D₃

Q₃ = D₁₅ · D₂₅ · D₃₅· D₄₅· D₃

 

 

Счёт на увеличение: S₁=0, S₂=1, C_вх=0,1

D₁₅ = Q₀ ^n-1

D₂₅= Q₂ ^n-1

D₃₅ = Q₁ ^n-1

D₄₅ = C_вх

D₅₅= Q₃ ^n-1

 

Q₃ = D₁₅ · D₂₅ ·D₃₅ · D₄₅ ·D₅₅ + D₁₄ · D₂₄ ·D₃₄ · D₄₄ D₅ = D₄₅(D₁₅ · D₂₅ ·D₃₅ · D₅₅ + D₁₅ · D₂₅ ·D₃₅ · D₅₅)

 

Остановка: S₁= 1, S₂=1

D₁₅ = Q₀ ^n-1

D₂₅ = Q₁ ^n-1

D₃₅ = 1

D_{4 5}= Q₃ ^n-1

Q₃ = D₁₅ · D₂₅ ·D₃₅ · D₄₅ + D₁₅ · D₂₅ ·D₃₅ · D₄₅ = D₃₅ (D₁₅ · D₂₅ · D₄₅+ D₁₅ · D₂₅ · D₄₅)

 

Счёт на уменьшение: S₁=1, S₂=0, C_вх=0

D₁₅= Q₀ ^n-1

D₂₅ = Q₂ ^n-1

D₃₅ = Q₁ ^n-1

D₄₅ = C_вх

D₅₅ = Q₃ ^n-1

Q₃ = D₁₅ ·D₃₅ · D₃₅·D₅₅ · D₅₅

 

TC = X₁ X₂+X ₁X₂+Q₂ ^n-1+ Q₁ ^n-1+(S₁+S₂) C_вх+S₁S₂=…

X₁= S₁+ S₁+S₂

X₂= S₁+ S₂+ Q₃ ^n-1

… =( S₁+ S₁+S₂)( S₁+ S₂+ Q₃ ^n-1)+( S₁+ S₁+S₂)( S₁+ S₂+ Q₃ ^n-1)