跳到主要内容

AN-CM-235如何用GreenPak替换CD40xx IC

内容

术语和定义

asm.异步状态机
ics.集成电路

参考

有关文件及软件,请浏览:

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.

下载我们的免费格林帕克软件设计师(1]以打开。gp文件[2]并查看所提出的电路设计。使用格林帕克开发工具[3.]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。yabo国际娱乐对话框半导体提供完整的应用程序笔记库[4.]具有设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

  1. GreenPAK设计软件,软件下载和用户指南,对话框半导体yabo国际娱乐
  2. AN-CM-235如何用GreenPak.gp替换CD40xx IC格林帕克设计文件,对话框半导体yabo国际娱乐
  3. GreenPAK开发工具格林帕克开发工具网页,对话半导体yabo国际娱乐
  4. GreenPak应用笔记格林帕克应用笔记网页,对话框半导体yabo国际娱乐

介绍

CD40XX系列集成电路是电子爱好者最常用的集成电路之一。这些集成电路大部分都是通过DIP通孔封装销售的,这使得它们易于实现,价格也足够便宜,对电子爱好者有吸引力。大多数CD40XX ic都有一个单一的功能,这意味着设计人员可能需要多个CD40XX ic来执行需要多个流程的任务。

Dialog SLG46880和SLG46533集成电路(ic)是大多数(如果不是全部)CD40XX ic的优秀替代品。在这篇应用笔记中,我们将探讨CD40XX系列的几个ic的行为和操作,以及如何使用SLG46880或SLG46533实现它们的功能。

SLG46880具有内部异步状态机(ASM)。但是,与其他不同格林帕克像SLG46537和SLG46538这样的设备,SLG46880的ASM有12个状态而不是8个。这些附加的状态允许我们驱动显示,并且查找表(lut)的数量非常适合开发相当数量的并行任务。尽管增加了功能,SLG46880仍然是一个低功耗的解决方案。

图1:CD4008 IC

更换CD4008.

我们将从如何使用the开始格林帕克要更换CD4008,可以将两个4位二进制数添加到一个4位全加法器。

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)来实现它。

在上面的等式中,A和B的最低有效位也是1,并且S的最低有效位为0.A和B的下一个最低有效位为0,但是S的相应值为1.具有小数,这是因为“携带”位,它转到下一个二进制值以继续操作。

使用这些原则,我们可以制作一个真值表来解释系统应该如何工作,如表中所示表格1

表1:真值表
输入
输出
一种
B.
C.
C.
S.
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显示典型用于实现1位加运算的逻辑电路。

加法器逻辑图的图像结果
图2:1位全加法器的原理图

CD4008的GreenPAK实现如图所示图3.

图3:CD4008在GreenPak中实施

CD4008 ICS不再使用,但能够在GreenPak中实现其功能使其具有较新的4位全加法IC的竞争力。例如,SN74LS283NSR IC为一体的成本高达2美元,订单超过500美元的1.16美元。GreenPak SLG46880的价格良好,它包含几种可用于实现其他功能的组件。

取代CD4028

我们将实现的下一个IC是CD4028,一个二进制编码的十进制转换器。它有四个二进制输入,用于将二进制编码的小数解码为单个输出,从0到9的十种可能的输出中的一个。

这种集成电路通常由几个逻辑门组成,如图所示图2.Dialog GreenPAKs的多功能性让我们可以通过使用可配置的lut轻松实现这个功能。

图4:CD4028的原理图

为了创建这个系统,我们需要实现如表2.

表2:CD4028的真值表
D.
C.
B.
一种
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拥有大约30个逻辑门,以将BCD转换为十进制值,但是格林帕克6用10个lut实现这一点。另外,像ASM和一些LUT表这样的资源仍然可以使用。在图5.我们可以看到实施格林帕克设计师。

图5:CD4028的GreenPAK设计

取代CD4024

接下来是CD4024,一个主要用作分频器的纹波计数器。有7级时,我们可以将输入时钟除以128倍。实现CD4024的电路如图所示图6..我们将在SLG46533中制作CD4024。

图6:CD4024的框图

基于此IC,我们还可以构建CD4020和CD4040,分别为10和14个阶段。

CD4024主要用作分频器,可将频率分为128倍。在SLG46533内部建立了一个与IC内实现的逻辑系统等效的逻辑系统,如图所示图7.

图7:CD4024的GreenPAK设计

然而,这并不是划分频率使用的唯一方法格林帕克.相反,您可以简单地使用计数器块和DFF块以50%的输出占空比来划分频率。

图8:系统图

替换的CD4017

CD4017也是一个计数器,但它与之前的那个略有不同,所以我们将在SLG46880而不是SLG46533中实现它。它的内部实现(在数据表中可以找到)表明了与CD4024、CD4020和CD4040的一些不同之处。这可以在表格1

图9:CD4017的框图

CD4017是一个4阶段的约翰逊计数器,能够从0-7开始计数。同样,CD4022是一个5阶段的约翰逊计数器,可以从0-9开始计数。得益于SLG46880的12态ASM,这两种ic都可以轻松实现。图10.显示用于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短有效高脉冲,这使状态机从当前状态转换到下一个状态。显示ASM输出图11..注意每个状态的单个输出的激活。

图11:GreenPak的ASM配置CD4017

更换更简单的CD40xx IC

在CD40XX家族内部有几个电路非常简单,它们可以很容易地在内部复制格林帕克.以下IC属于此类别的范围表3

表3:CD40xx家庭类别
零件号
门型
门数

CD4001

2-input和盖茨

4.

CD4002

4-input和盖茨

2

CD4009

反相缓冲

6.

CD4010

非反相缓冲区

6.

CD4011

2输入NAND门

4.

CD4012

4输入NAND门

2

CD4013

具有设置/重置的DFF

2

CD4023

3输入NAND门

3.

CD4025

3输入和盖茨

3.

CD4030

2输入XOR门

4.

CD4070.

2输入XOR门

4.

CD4071.

2输入或盖茨

4.

CD4072

4输入或门

2

CD4073.

3输入和盖茨

3.

CD4075.

3输入或盖茨

3.

CD4077.

2-input XNOR门

4.

CD4081.

2输入和盖茨

4.

CD4082.

4-input和盖茨

2

上述ICS将非常简单地替换最多可用的逻辑格林帕克IC。

替代CD4543

最后但并非最不重要的是,CD4543是一个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,我们可以得到7段显示的等效输出。这可以通过使用SLG46880内部的状态机来实现。

该设计通过旋转10个ASM状态,标记为ZERO到NINE。这些转换如图所示图12.

图12:ASM转换图

ASM输出RAM保存用于控制7段显示器的每个段的必要值,如图所示图13..当达到与四个输入位相对应的状态时,ASM将停止旋转,标记为A,B,C和D图14..初始状态是零。

图13:ASM输出RAM

例如,如果输入是0010,ASM将以ZERO状态启动,但4位LUT0的输出将是HIGH。这将导致ASM转换到状态1。但是,由于3位LUT0的输出也是HIGH, ASM将立即过渡到状态TWO。此时,3位LUT1的输出将是LOW,因此ASM将保持在状态2,直到4输入信号改变。

图14:CD4543的GreenPAK设计

结论

对话框格林帕克SLG46880是一个具有许多内部资源的多功能设备,其允许设计师创造比我们在CD40xx系列中的几个IC在少数IC中所做的更复杂的系统。由于其小尺寸和相当大的灵活性,包括一个格林帕克您项目中的设备可以帮助您降低PCB的大小和复杂性。