Новости » Роботы и робототехника
Рейтинг:

Программируемые логические схемы и схемотехника

В последние годы цифровая схемотехника получила большую распространенность и развитие, чем аналоговая. Быстродействие современных микросхем на сегодняшний день достигло очень высоких параметров – скорость переключения их может варьироваться в пределах 3-5 нс (актуально для серии микросхем 74ALS), а внутри кристалла, где отсутствуют большие ёмкости нагрузки, время переключения достигает пикосекунды. Подобным быстродействием могут похвастаться в первую очередь заказные БИС и программируемые логические схемы. В данных микросхемах алгоритм решаемой задачи заключен в их принципиальной схеме.

Схемотехника подразделяется на две группы:

  • Аналоговая. Характеризуется малым потреблением энергоресурсов, высоким быстродействием, но малой стабильностью параметров.
  • Цифровая. Главная особенность – великолепная повторяемость параметров.
  • Бывает, что для решаемой задачи или ряда задач нет нужды в таком быстродействии, которые могут предложить современные микросхемы. И быстродействие также имеет свои отрицательные стороны:

  • значительное потребление электроэнергии быстродействующими микросхемами;
  • для решения задачи требуется использование множества микросхем, что повышает стоимость, и увеличивает размер устройства.
  • Решение проблем

    Потребление электроэнергии можно снизить с помощью применения технологии КМОП (к примеру, микросхемы серий 1564, 74HC, 74AHC). В них уровень потребления тока зависит непосредственно от скорости переключения логических вентилей. Это – причина, по которой в нынешнее время основная часть микросхем выпускается следуя этой технологии.

    Решение второй проблемы можно осуществить следующими способами:

  • разработка специализированных БИС (для жёсткой логики), что позволяет уменьшить размеры устройства. Однако, стоимость устройства становится ниже лишь при крупносерийном производстве. То есть для среднего и тем более малых объемов производства этот вариант не подходит, ибо финансово невыгодно;
  • применение ПЛИС (программируемые логические схемы), что позволяет уменьшить стоимость и габариты устройства. ПЛИС – это электронный компонент, который используется для создания цифровых интегральных схем. Главное отличие от обычных цифровых микросхем состоит в том, что логика работы ПЛИС задаётся посредством проектирования (программирования), а не определяется при изготовлении;
  • третье решение проблемы повышенного потребления тока и больших габаритов устройства – это применение микропроцессоров. Микропроцессоры способны последовательно выполнять разные задачи, изменяя структуру во времени. То есть происходит своеобразный обмен быстродействия на сложность выполняемых задач. В одном микропроцессоре можно реализовывать наиболее сложные устройства в одном и том же объеме и, кроме того, также можно осуществить реализацию нескольких устройств одновременно.
  • Микропроцессоры в современном мире применяются в практически любой области техники. Их используют при вычислениях, для выполнения функции управления, для обработки изображений или звуков. Требования к микропроцессорам разнятся в зависимости от рода их выполняемых задач, а от вида этих задач зависит устройство внутренней структуры микропроцессора.  Разделяют следующие направления развития микропроцессоров:

  • микроконтроллеры;
  • универсальные микропроцессоры;
  • сигнальные микропроцессоры.
  • Микроконтроллеры – это, по сути, однокристальные микроЭВМ, они малогабаритные и дешёвые в производстве. Максимальное внимание в микроконтроллерах отдаётся стоимости, габаритам и потребляемой энергии.

    Универсальные микропроцессоры применяют для построения вычислительных механизмов. Наиболее передовые решения для повышения быстродействия, без особого на то обращения внимания на стоимость, потребляемый уровень тока и габариты, используются именно в них. В технике связи компьютеры применяют для управления устройствами или системами связи, которые обладают большими габаритами и стоимостью. Подобные компьютеры носят название – контроллеры.

    Сигнальные процессоры – тип устройства, к которым предъявляются наиболее специфические требования. От них нужна самое высокое быстродействие, малые габариты, а также лёгкая стыковка с цифро-аналоговыми или аналого-цифровыми преобразователями. Кроме этого, к ним предъявляются требования по большой разрядностью обрабатываемых данных и небольшой набор математических операций, обязательно включающий операцию умножения-накопления и аппаратную организацию циклов.


    Рейтинг публикации:
    Комментариев: 0
    avatar