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AN-CM-235如何将CD40xx替换为GreenPAK

内容

术语和定义

ASM异步状态机
ICs集成电路

参考

对于相关的文件和软件,请访问:

//www.wsdof.com/configurable-mixed-signal

下载我们的免费GreenPAK设计师软件[1]打开.gp文件[2],并查看所提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具(3.可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的集成电路中。雷竞技电竞平台Dialog Semiconductor提供完整的申请资料库[4],包括设计实例,以及对Dialog IC的功能和模块的解释。

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介绍

CD40xx集成电路(IC)是电子爱好者的一些最常用的IC。大多数这些IC都是在倾斜的通孔包装中销售,这使得它们易于实施,并且可承受足够的电子爱好者吸引力。大多数CD40xx IC具有奇异函数,这意味着设计者可能需要其中几个来执行需要多个进程的任务。

对话框SLG46880和SLG46533集成电路(ICS)是大多数CD40xx IC的最佳替代品,如果不是全部,则是CD40xx IC的。在此应用笔记中,我们将探讨CD40xx系列的多个IC的行为和操作,以及我们如何使用SLG46880或SLG46533实现其功能。

SLG46880有一个内部异步状态机(ASM)。然而,不像其他GreenPAKSLG46537和SLG46538等设备,SLG46880的ASM具有12个状态而不是8.这些附加状态允许我们驱动显示器,并且查找表(LUT)的数量非常适合于开发不太行动的并行任务数。尽管功能升高,但SLG46880仍然是低功耗解决方案。

图1:CD4008 IC

更换CD4008.

我们首先讨论如何使用GreenPAK替换CD4008,这是一个4位全加法器,能够将两个4位二进制数相加。

首先,我们应该解释如何执行二进制添加操作,以及如何使用lut(查找表)实现它。

在上面的方程中,A和B的最小有效位都是1,S的最小有效位是0。A和B的下一个最小有效位都是0,而S的对应值是1。与十进制加法一样,这是因为有一个“进位”位,它会转到下一个二进制值继续操作。

使用这些原则,我们可以制作一个真实表来解释系统如何工作,因为它会如此表1

表1:真相表
输入
输出
一个
B
C
C出去
年代
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1

图2显示通常用于实现1位的添加操作的逻辑电路。

加法器逻辑图的图像结果
图2:1位全加法器原理图

CD4008的GreenPak实现显示图3

图3:在GreenPAK中实现的CD4008

CD4008集成电路已经不常用了,但是能够在GreenPAK中实现它们的功能使得它与新的4位全加法器集成电路具有竞争力。例如,SN74LS283NSR IC每片的价格高达2美元,超过500片的订单价格为1.16美元。GreenPAK SLG46880的价格远低于这个价格,而且它还包含几个可以用于实现额外功能的组件。

更换CD4028.

我们要实现的下一个IC是CD4028,一个二进制编码的十进制到十进制转换器。它有四个二进制输入,用于将二进制编码的十进制解码为单个输出,从0到9的十个可能输出之一。

该IC通常由几个逻辑门组成,如图所示图2.Dialog的GreenPaks的多功能性让我们通过使用可配置的LUTS轻松实现此功能。

图4:CD4028的示意图

要创建此系统,我们需要实现所示的真相表表2

表2:CD4028的真值表
D
C
B
一个
0
1
2
3.
4
5
6
7
8
9
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

CD4028有大约30个逻辑门将BCD转换为十进制值,但是GreenPAK6实现了10个LUT。此外,asm和几个lut表等资源仍可使用。在图5我们可以看到实现GreenPAK设计师。

图5:CD4028的GreenPak设计

更换CD4024.

接下来是CD4024,一个主要用作分频器的纹波计数器。有七个阶段,我们可以将输入时钟划分为最多128倍。实现CD4024的电路显示在图6.我们将在SLG46533中制作CD4024。

图6:CD4024的框图

在此基础上,我们还可以构建CD4020和CD4040,它们分别是10级和14级。

CD4024主要用作分频器,可用于将频率除以128次。在SLG46533内部建立了IC内部实现的逻辑系统,并显示在图7

图7:CD4024的GreenPak设计

但是,这不是否则使用频率的唯一方法GreenPAK.相反,您可以简单地使用计数器块和DFF块将频率除以50%的输出占空比。

图8:系统图

替代CD4017.

CD4017也是一个计数器,但它比之前略有不同,所以我们将在SLG46880中实现它而不是SLG46533。其内部实现(在数据表中找到)信号与CD4024,CD4020和CD4040有几个差异。这可以审查表1

图9:CD4017的框图

CD4017是一个4级JOHNSON计数器,能够从0-7计数。同样,CD4022是一个5阶段的约翰逊计数器,可以计算0-9。由于其12状态ASM,这两个IC都可以在SLG46880中轻松实现。图10显示用于在状态之间转换的逻辑。

图10:CD4017的GreenPAK设计

边缘检测器用于创建一个短的主动高脉冲,它导致状态机从当前状态过渡到下一个状态。ASM输出如图所示图11.注意,激活每个状态的单个输出。

图11:CD4017的GreenPAK实现的ASM配置

替换更简单的CD40XX ic

CD40xx系列中有几个电路,非常简单,它们可以轻松复制内部GreenPAK.如下ic属于这一类别,如所示表3

表3:CD40XX家族类别
零件号
门的类型
门数

CD4001

2输入或门

4

CD4002

4输入或盖茨

2

CD4009

反相缓冲区

6

CD4010

非反相缓冲

6

CD4011.

2-input NAND盖茨

4

CD4012

4输入NAND门

2

CD4013

DFFs设置/重置

2

CD4023

3-input NAND盖茨

3.

CD4025

3-input和盖茨

3.

CD4030.

2-input XOR门

4

CD4070

2-input XOR门

4

CD4071

盖茨2-input或

4

CD4072

盖茨4-input或

2

CD4073

3-input和盖茨

3.

CD4075

盖茨3-input或

3.

CD4077

2输入Xnor盖茨

4

CD4081

2-input和盖茨

4

CD4082

4输入和盖茨

2

使用大多数可用的逻辑替换上面的ic是非常简单的GreenPAKICs。

替换的CD4543

最后但并非最不重要的是,CD4543是二进制编码的十进制(BCD)到7段显示。从二进制编码的十进制值,我们可以获得7段显示的等效输出。这可以通过使用SLG46880内的状态机来实现。

该设计通过旋转10 ASM状态,标记为零九个。这些过渡显示在图12

图12:ASM转换图

ASM输出ram持有控制7段显示的每段必要的值,显示在图13.ASM将停止旋转,当它达到相应的四个输入位,标记为A, B, C,和D在图14.初始状态为零。

图13:ASM输出RAM

例如,如果输入是0010,则ASM将从状态零开始,但4位LUT0的输出将很高。这将导致ASM转变为州。但是,由于3位LUT0的输出也将很高,因此ASM将立即过渡到状态二。此时,3位LUT1的输出将是低的,因此ASM将保持在状态下,直到4个输入信号发生变化。

图14:CD4543的GreenPak设计

结论

的对话框GreenPAKSLG46880是一个具有许多内部资源的多功能设备,它允许设计人员创建比我们用CD40XX家族中的几个ic所能创建的系统复杂得多的系统。由于其体积小和相当的灵活性,包括一个GreenPAK设备可以帮助您减少PCB的尺寸和复杂性。