Материал: LS-Sb87104
пересчета M определяется соотношениями [3]: M = 17 – dM, 0 dM 15, из
которых следует, что dM = 17 – M, 2 M 17. Составив табл. 3.3, аналогичную табл. 3.2, легко получить
D3 = 1, D2 = y1y2 , D1 = y1y2, D0 = y1.
Полученным функциям соответствует схема счетчика на макроэлементах фирмы Altera на рис. 3.3. На рис. 3.4 показаны временные диаграммы работы такого счетчика. Запись числа в такой счетчик происходит в состоянии j = 0:
при x1 = 0 в счетчик записывается число d = 12 и M0 = 5, а при x1 = 1 и x2 = 0 в счетчик записываетсячисло d = 13, обеспечиваямодульM0 – 1 = 4, апри x1 = 1
и x2 = 1 в счетчик записывается число d = 11, обеспечивая модуль M0 + 1 = 6. Для определения граничной частоты подсчитаем длительность переходных
процессов в схеме. Задержка формирования сигнала (в наносекундах) L = 0 t зL = t зТР = 2.8,
Рис. 3.3. Быстродействующий счетчик по mod 4, 5, 6
Рис. 3.4. Временные диаграммы работы быстродействующего счетчика по mod 4, 5, 6 - 16 -
а задержка формирования данных (в наносекундах)
t зD0,1,2 = t зТР + t зТР = 2.8 + 2.8 = 5.6.
Граничная частота в этом случае определяется частотой работы самого счетчика и равна 160 МГц.
|
|
Результаты временного анализа |
|
Таблица 3.5 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
Сигналы |
|
|
|
|
Выход |
|
|
|
|
|
Вход |
LDN |
P4 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
|
Q3 |
Q4 |
Q5 |
Q7 |
CLK, нс |
2.8 |
7.4 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
|
2.8 |
– |
7.8 |
7.8 |
X1, нс |
|
|
|
|
|
|
|
2.8 |
|
|
Однако результаты временного анализа, представленные табл. 3.5, показывают, что уменьшается задержка тактового сигнала загрузки данных с 7.4 до 2.8 нс, задержка же формирования самих данных остается такой же, как и в предыдущей схеме, т. е. 7.8 вместо 5.6 нс. Таким образом, включение допол- нительногоD-триггеранепозволяетповыситьграничнуючастотувыше128 МГц.
Счетчик по mod 9, 10, 11. Для такого счетчика будем использовать реверсивный 4-разрядный счетчик и D-триггеры (макроэлементы 74169 и 7474), хотя можно использовать элементы 74161 и 7474. Для реверсивного счетчика в режиме вычитания M = d + 1 или M = d + 2 ( с дополнительным D-
триггером). Из табл. 3.6 находим D0 = y1 , D1 = y1y2, D2 = 0, D3 = 1. По этим
функциям построена схема на МЭ фирмы Altera, представленная на рис. 3.5, а на рис. 3.6 – временные диаграммы работы схемы.
Для вычисления граничной частоты определим длительность (в наносекундах) двух переходных процессов, формирующих сигналы L = 0 и сигналы данных Di :
t зL = t зP4 = 7.4,
а формирование данных:
t зD0,1,2 = t зP4 + t зНЕ+ t зТР = 7.4 + 5 + 2.8 = 15.2.
Наибольшее значение задержки в 15.4 нс ограничивает частоту тактового сигнала величиной fmax = 64.9 МГц.
Таблица 3.6
y1 y2 |
D3 D2 D1 D0 |
dM |
Mv |
||||
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
10 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
9 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
10 |
11 |
Таблица 3.7
y1 y2 |
D3 D2 D1 D0 |
dM |
Mv |
||||
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
10 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
9 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
11 |
- 17 -
Рис. 3.5. Счетчик по mod 9, 10, 11
Рис. 3.6. Временные диаграммы работы счетчика по mod 9, 10, 11
Таблица 3.8
Результаты временного анализа схемы рис. 3.5
Сигналы |
|
|
|
|
Выход |
|
|
|
|
Вход |
P4 |
P4 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5N |
Q7N |
CLK, нс |
7.4 |
7.4 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
– |
7.8 |
7.8 |
X1, нс |
|
|
|
|
|
|
2.8 |
|
|
Результаты временного анализа схемы на рис. 3.5, представленные в табл. 3.8, позволяют определить граничную частоту работы схемы f =
= 1/7.8 109 128 МГц.
Для быстродействующего счетчика из табл. 3.7 находим
D3 = y1 y2 , D2 = D1 = y1 y2 , D0 = y1.
По схеме счетчика, представленной на рис. 3.7, определяем граничную частоту работы величиной 140 МГц (определяется длительностью переходных процессов): задержка формирования сигнала L = 0 (в наносекундах)
tзL = t зТР = 2.8,
-18 -
Рис. 3.7. Быстродействующий счетчик по mod 9, 10, 11
Рис. 3.8. Временные диаграммы работы быстродействующего счетчика по mod 9, 10, 11
Таблица 3.9
Результаты временного анализа схемы рис. 3.7
Сигналы |
|
|
|
|
Выход |
|
|
|
|
Вход |
P4 |
P4 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5N |
Q7N |
CLK, нс |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
– |
7.8 |
7.8 |
X1, нс |
|
|
|
|
|
|
2.8 |
|
|
задержка формирования данных (в наносекундах):
t зD0,1,2 = t зТР + t зТР = 2.8 + 2.8 = 5.6.
На рис. 3.8 представлены временные диаграммы работы быстродействующего счетчика. Загрузка данных происходит в состоянии = 15 (Fh); при значе-
нии сигнала x1 = 0 записывается число d = 8, тем самым задавая Mv = M0 = 10, а при x1 = 1 записывается d = 7 или d = 9, что переключает Mv на 9 или 11.
3.3.Синтез счетчика по mod М0
Взависимости от выбранного при расчетах значения М0 = 5 или 10 мо-
гут быть построены 2 схемы.
Счетчик по mod 5 (рис. 3.9, а) строится на макроэлементе 74169 с записью в него числа d = 4 (рис. 3.10). Граничная частота такого счетчика ограни-
- 19 -
а |
б |
Рис. 3.9. Делители на M0 = 5 (а) и M0 = 10 (б) на МЭ фирмы Altera
Рис. 3.10. Временные диаграммы работы делителя на M0 = 5
Таблица 3.10 Результаты временного анализа схемы рис. 3.9, а
Сигналы |
|
|
|
|
Выход |
|
|
|
Вход |
|
|
|
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
out |
|
P4 |
|||||||
CLK, нс |
7.4 |
|
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
7.4 |
|
Рис. 3.11. Временные диаграммы работы делителя на M0 = 10
Таблица 3.11 Результаты временного анализа схемы рис. 3.9, б
Сигнал |
|
|
Выход |
|
|
|
Вход |
P4 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
out |
CLK, нс |
7.4 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
2.8 |
7.4 |
чивается только задержкой сигнала L = 0: t з = t зP4 = 7.6 нс; (fmax ≤ 131 МГц). Счетчик по mod 10 (рис. 3.9, б) строится на макроэлементе 74168, который является счетчиком по mod 10, поэтому загрузка отсутствует (рис. 3.11). Граничная частота определяется частотой работы самого счетчика и равна 175 МГц. В табл. 3.10 и 3.11 приведены значения задержек сигнала в схемах
счетчиков по mod М0.
- 20 -