3.5. Описание и реализация выходного интерфейса

В настоящее время схемы с тремя состояниями широко используются для построения шин. Шина представляет собой проводник к которому могут подключаться несколько микросхем. При этом часть из них используют этот проводник для передачи по нему цифрового сигнала, а часть используют его для получения информации. То есть этот проводник может быть использован в качестве элемента коммутации.

При этом особенно важно, что в отличие от коммутаторов (мультиплексоров и демультиплексоров) количество входов и выходов в шине заранее не определено. Поэтому к шине можно подключать (и отключать) устройства без перенастройки принципиальной схемы.

Часто в микросхеме, содержащей элементы с тремя состояниями выходного каскада объединяют управляющие сигналы всех элементов в один провод. (точно так же как это делалось в параллельных регистрах). Такие микросхемы называют шинными формирователями (ШФ).

Примером 8-разрядного ШФ является ИМС К555АП6, имеющая аналог SN74LS (рис. 10).

Рис. 10 – ИМС К555АП6 и назначение ее выводов

Рис. 11 – Таблица сигналов работы ИМС

Микросхема представляет собой восьмиразрядный двунаправленный приемопередатчик с тремя состояниями на выходе и без инверсии входной информации, применяется в качестве интерфейсной схемы в системах с магистральной организации обмена информации, в системах цифровой автоматики и микропроцессорных устройствах.

Режим работы (рис.11) определяется комбинацией сигналов на двух входах управления - Е и SED. При низком уровне напряжения на входе управления третьим состоянием Е, направление передачи определяется логическим уровнем на входе SED, а при высоком уровне напряжения на входе Е выходы микросхемы переводятся в высокоимпедансное состояние.

Для обеспечения работы на относительно низкоомную или большую емкостную нагрузку выходы микросхемы умощнены по сравнению со стандартными. Для уменьшения времени переключения микросхемы в третье состояние и гарантированного запирания выходного транзистора во всем температурном диапазоне применена специальная цепь управления третьим состоянием.

4. Расчет надежности

Среди многочисленных характеристик, отражающих производительность, эксплуатацион­ные свойства и особенности конструкции схем, выделяют несколько основных, по которым мож­но произвести оценку в отношении соответствия требованиям, предъявляемым при разработке схемы. К таким характеристикам относят такой показатель надёжности как вероятность безотказной работы в течение заданного времени.

Вероятность безотказной работы схемы за время t, будет вычисляться по формуле:

,

здесь - интенсивность отказов всех элементов схемы, 1/ч.

Для ее определения необходимо воспользоваться справочными данными или рассчитать по формуле:

,

где N_i – количество элементов в каждой группе;

λ – интенсивность отказа элементов в этой группе.

Значение интенсивности отказа выберем из справочника для выбранной серии элементов и сведем расчеты в таблицу.

Наименование элемента	Значение интенсивности отказов , 1/ч	Кол-во Ni	Результирующая интенсивность отказов , 1/ч
ИМС MAX4044	0,02*10-6	1	0,02*10-6
ИМС ADS1100	0,01*10-6	1	0,01*10-6
ИМС PIC16F84A	0,015*10-6	1	0,015*10-6
ИМС К555АП6	0,31*10-6	1	0,31*10-6
Резистор С1-33N-0,125	1,0*10-6	1	1*10-6
Конденсаторы SMD0804 15пФ	4,3*10-6	2	8,6*10-6
Резонатор кварцевый	0,05*10-6	1	0,05*10-6
Датчик MPX4115A	4,5*10-6	1	4,5*10-6
Интенсивность отказов всех элементов схемы			14,505*10-6

Зададимся временем t=1000 часов, тогда вероятность безотказной работы всей схемы за время t будет следующей:

Полученная надежность удовлетворяет требованиям к надежности электронных устройств.