Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторная работа №4

ТЕМА: Риски сбоя в комбинационных схемах.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение причин возникновения рисков сбоя в комбинационных схемах и получение практических навыков по прогнозированию их возникновения и борьбы с ними.

ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ: Исследовать схемотехнику микросхемы 155 ИД 4 на предмет возможных возникновений рисков сбоя. С помощью теоретически построенной временной диаграммы спрогнозировать моменты возникновения рисков сбоя. Исследовать с помощью лабораторной установки «Схемотехника ЭВМ» микросхему 155 ИД 4 и убедиться в правильности (или ложности) своего прогноза. В случае расхождения теоретических построений и результатов экспериментов уточнить свои теоретические знания и устранить возникшие противоречия.

В качестве входных сигналов для микросхемы 155 ИД 4 использовать сигналы D0…D3. Предложить способ стробирования выходов дешифратора.

4.1. Краткие теоретические сведения

Задержки в элементах логической схемы и межсоединениях ограничивают быстродействие схемы и могут явиться причиной появления на выходе комбинационной схемы кратковременных ложных сигналов, называемых рисками сбоя. Различают статические и динамические риски сбоя [4,5].

Статический риск сбоя возникает, когда состояние выхода по логике работы схемы должно оставаться неизменным, но происходит его кратковременное изменение (рис. 4.1, 4.2). Кратковременное изменение состояние выхода типа 1 – 0 – 1 называется статическим 1- риском сбоя, а кратковременное изменение состояния выхода типа 0 – 1 – 0 – статическим 0-риском сбоя. Возможность появления в проектируемой схеме ложных переходов типа 1 – 0 – 1 или 0 – 1 – 0 может быть обнаружена на этапе минимизации логической функции.

Рис. 4.1.Статический 1-риск сбоя:

а) на элементе ИЛИ; б) на элементе И-НЕ

а) б)

Рис. 1.2. Статический 0-риска сбоя:

а – на элементе И; б – на элементе ИЛИ-НЕ.

Рис. 4.2. Статический 0 - риска сбоя:

а) на элементе И; б) – на элементе ИЛИ-НЕ

Пример 1. Функция Y = f (A, B, C) задана на карте Карно. Спроектировать схему, реализующую функцию Y.

00 01 11 10

0 0 0

1 0 0

Решение. Выполнив склеивание указанных на карте ячеек, получим функцию Y в форме КНФ.

(4.1)

Из анализа выражения (4.1) видим, что если B = C = 0, то . Выражение является условием появления в схеме 0 -риска сбоя, что подтверждается временной диаграммой работы (рис.4.3 б) синтезированной логической схемы (рис.4.3 б), реализующей логическую функцию (4.1).

Рис. 4.3. Логическая схема а), синтезированная в соответствии с (4.1), и временная диаграмма её работы б)

Чтобы спроектировать логическую схему, гарантированную от появления в ней статического 0 -риска сбоя, необходимо при минимизации исходной функции склеивать все соседние группы ячеек, как это показано на рисунке.

00 01 11 10

0 0 0

1 0 0

(4.2)

В результате появляется дополнительный сомножитель в ранее полученной КНФ вида (4.1), что не приводит к изменению значений функции, но гарантирует от появления 0 -риска сбоя. Действительно, при B = C = 0 получим:

Таким образом, в синтезированной по (4.2) логической схеме отсутствуют 0 -риска сбоя.

Пример 2. Функция Y = F (A, B, C) задана на карте Карно. Спроектировать схему, реализующую функцию Y.

00 01 11 10

0 1 1

1 1 1

Решение. Выполнив минимизацию исходной функции, получим ДНФ вида

(4.3)

Подставив в (4.3) значения B = C = 1, получим . Это выражение является условием появления статического 1- риска сбоя. Рисунки, приведённые ниже,иллюстрируют обнаружение в синтезированной схеме статического 1 -риска сбоя.

Рис. 4.4. Логическая схема а), синтезированная в соответствии с (4.3), и временная диаграмма её работы б)

Для его устранения необходимо провести минимизацию исходной функции, как показано на рисунке.

00 01 11 10

0 1 1

1 1 1

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒