Reset. Teil D4: Reset, Takt, zeitabhängige Signale. Reset. Resetschaltung. 06 / Teil D4 / Seite 01. Aufgabe:

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Ina Egger
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1 & & Teil D4:, Takt, zeitabhängige Signale in der Digitaltechnik Takt und I Aufgabe: beim Systemstart: deaktivieren aller Systemkomponenten bis Versorgungsspannung stabil ist; beim Systemstart: zurücksetzen aller Systemkomponenten in einen definierten Anfangszustand; im laufenden Betrieb: aufheben von Systemblockaden; im laufenden Betrieb: zurücksetzen aller Systemkomponenten in einen definierten Anfangszustand schaltung Versorgungsspannung, signal beim Systemstart Einfacher Aufbau U Pegel log. 1 log. ansteigende Spannung Spannung wird eingeschaltet Spannung i.o k 47µF 1k U ansteigende Spannung ungünstiger Verlauf, sollte bei bleiben. signal - Signal [ms] / Teil D4 / Seite 1

2 schaltung Verbesserter Aufbau U ansteigende Spannung In heutigen omputern folgen alle Aktionen einem zentralen Takt. Zentraleinheit Maxim Max81L G p-kanal MOSFET schaltet Ströme bis 1A günstiger Verlauf, bleibt bei. Steuerwerk - Signal [ms] Takt Speicher mit Programm und Daten Ausgabeeinheit Rechenwerk Bus Eingabeeinheit Kritisch ist die Weglänge, die das Taktsignal zurücklegen muss: Ausbreitung des Signals mit max. c, typisch mit 15mm/ns > 3 mm Platz für Zentraleinheit = Ort der Taktfrequenz f und Ausbreitungsgeschwindigkeit v der Signale definieren zonen: f = 133 MHz v = 2 cm/ns f = 1 GHz v = 2 cm/ns f = 8 GHz v = 2 cm/ns zonen / Teil D4 / Seite 2

3 Ab ca. 1 GHz Taktfrequenz würden bei heutigen Mainboards verschiedene zonen entstehen. Folgerungen: Zonen mit unterschiedlichen Frequenzen einführen (PU: 2 GHz; Rest des Mainboards: 133 MHz) Mainboards verkleinern, Würfel statt Platte Asynchrone Verbindung zwischen den Komponenten Beispiele für Geometrieverkleinerungen: PentiumPro: Prozessor und ache in einem Modul Power4: Vier Prozessoren in einem Modul Schwingquarze I 555 Frequenzstabile Schwingungen werden mit Schwingquarzen erzeugt. ca. 15 x 1 x 5 mm Freq. bis ca. 2 MHz Mikroprozessoren verfügen i.d.r. über zwei Anschlüsse, an denen der Quarz anzuschließen ist. Weitere Bauteile sind z.t. nicht erforderlich. I 555: Standard-I zur Erzeugung und Verarbeitung zeitabhängiger Signale (die maschine ) Im Gehäuse: entwickelt um 1971; heute noch vielfach 1. Wahl; Preis: ca.5 Euro ca. 2 Transistoren, 15 Widerstände, 2 Dioden / Teil D4 / Seite 3

4 Anchlussbelegung Anchlussbelegung +5 V bis +15 V +5 V bis +15 V : Eingang; normal auf ; Unterschreiten von.33* startet den Timer. Steuerspng: Eingang; normal unbeschaltet; erlaubt fortgeschrittene Anwendungen. : : ssignal des Timers. Eingang; normal auf ; unterbricht laufende Timerfunktion, wenn Spng. unter.7 V sinkt. geht dann auf V. Schwelle: : Eingang; Überschreiten von.66* bringt auf V. Eingang; nimmt Strom auf, wenn am V liegen, ist sonst hochohmig Fundament der 555-Schaltungen Monoflop a b R wird abwechselnd aufgeladen und entladen. +5 V bis +15 V In der R* lädt sich der Kond. zu ca. 2/3* auf. Kond.- spng. 63.2% Vielfaches von R* R Kond.- spng. 36.8% Vielfaches von R* In der R* entlädt sich der Kond. bis ca. 1/3* R* R* / Teil D4 / Seite 4

5 +5 V bis +15 V hochohmig, wird über und aufgeladen hochohmig, wird weiter über und aufgeladen niederohmig, c über entladen / Teil D4 / Seite 5

6 Periodenlänge bei an Pin 2 schaltet auf. hochohmig, wird wieder über und aufgeladen t 1 t t 1 =.693 * ( + ) * t 2 =.693 * * Frequenz f = 1/(t 1 + t 2 ) Verbesserte Version t 1 t 2 Diode überbrückt während des Aufladens. t 1 =.693 * * t 2 =.693 * * Frequenz f = 1/(t 1 + t 2 ) / Teil D4 / Seite 6

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