Суммирующие вычитающие реверсивные счетчики

Суммирующий счетчик

Курсовой проект по микросхемотехнике цифровых интегральных схем.

1. Техническое задание.

2. Задание на схемотехническую часть работы.

3. Теоретические сведения.

3.1 Триггеры. Общие сведения.

3.2 Тактируемые триггеры.

3.3 Счетные триггеры.

3.4 Счетчики. Общие сведения.

3.5 Счетчики с последовательным переносом.

4. Логическое моделирование.

4.1 Моделирование TV-триггера.

4.2 Моделирование суммирующего счетчика

5. Базисные вентили.

5.1 Предварительный расчет параметров транзисторов.

5.2 Схемотехническое проектирование.

5.3 Топологическое проектирование.

6.1 Схемотехническое проектирование.

6.2 Топологическое проектирование.

7. Суммирующий счетчик.

7.1 Схемотехническое моделирование счетчика.

7.2 Топологическое проектирование.

7.3 Анализ и корректировки.

8. Расчет межсоединений и паразитных емкостей.

9. Расчет потребляемой мощности.

Список использованной литературы

1) Используя параметры эквивалентного логического элемента, разработанного в предыдущем КП по курсу «Компьютерное моделирование интегральных приборов», спроектировать схему триггера с динамическим управлением (фронтом или срезом синхросигнала) в соответствии с заданным вариантом. Результатом проектирования является схема, выполняющая заданную по варианту логическую функцию для указанной рабочей частоты при минимальной величине нагрузочной емкости.

2) Выбрать по литературным источникам на базе спроектированного триггера, схему устройства, реализующего заданную логическую функцию (регистра, счетчика, делителя частоты и т.д.) с многоразрядными логическими переменными. Число разрядов не менее 8, число транзисторов в устройстве — не менее 100. При необходимости для реализации логической функции возможны трансформации исходного триггера, например:

— преобразование JK-триггера в Т-триггер и т.п.;

— введение дополнительного логического управляющего сигнала сброса информации и выборки (установки);

— осуществление коррекции топологических размеров исходного логического элемента и связанных с этим времен задержки на логических вентилях. При необходимости выполняется перерасчет схемы триггера при помощи программы SPICE;

— разработка топологического эскиза базовой триггерной схемы с применением измененных топологических вариантов библиотечных элементов.

3) Разработать устройство по полузаказному алгоритму проектирования, считая исходный триггер библиотечным элементом матрицы.

4) При помощи программы OrCad нарисовать электрическую схему устройства.

5) Провести логическое моделирование разрабатываемого устройства при помощи, например, программы ASKT. В качестве библиотечного элемента использовать вентили из библиотеки ASKT.

6) Выполнить эскизный чертеж топологии устройства, используя разработанный ранее эскиз топологии триггера в виде прямоугольника, подсоединенного к шинам питания, с размерами, координатами входов и выходов в заданном масштабе λ-проектирования. C помощью программы PULT или другого алгоритма.

7) Рассчитать паразитные сопротивления и емкости шин межсоединений (разрешено 2 уровня Al-металлизации) по разработанному топологическому варианту.

· Рассчитать величины паразитных емкостей (С_паp) и сопротивлений (R_nap) шин межсоединений для полученного топологического эскиза схемы. Расчет вести для самых длинных шин, если величины С_пар будут меньше 10 фФ, a R_nap — меньше 50 Ом, т.е. t_зд.паp n _пор = 0.8 В.

3. Пороговое напряжение р-канального транзистора U p _пор = — 0.8 В.

4. Крутизна n-канального транзистора K_n=110 мкА/В 2 .

5. Крутизна р-канального транзистора К_0р= 36 мкА/В 2

6. Рабочая частота 100 МГц.

7. Нагрузочная емкость 0.3 пФ.

Что такое «умные счетчики» и какие уже используются?

«Умный» счетчик — это прибор учета топливно-энергетических ресурсов, коммунальных ресурсов и услуг, в которые встроена функция дистанционной передачи показаний. Передавать данные о потребленном ресурсе в энергетические компании устройства могут через домашнюю сеть Wi-Fi, мобильный телефон или сим-карту. Кроме того, такие приборы способны собирать данные о качестве сети, попытках хищения и многих других параметрах. В случае задолженности «умные» счетчики могут приостанавливать подачу ресурса.

С 1 июля 2020 года вступил в силу закон, по которому гарантирующие поставщики электроэнергии обязаны за свой счет устанавливать «умные» приборы учета в многоквартирных домах, а сетевые компании — в коммерческом секторе и в частных домах. При этом срочной замены не требуется: интеллектуальные системы учета электроэнергии должны монтировать по мере выхода из строя старых приборов. Но к 2022 году по закону все счетчики, подлежащие установке, должны быть интеллектуальными. Организации, которые не смогут предоставить потребителям доступ к приборам нового типа после 1 января 2023 года, будут оштрафованы.

Примеры использования функции СУММЕСЛИ в Excel

Сумма если больше чем, меньше, или равно

Начнем с самого простого. Предположим, у нас есть данные о продажах шоколада. Рассчитаем различные варианты продаж.

D2:D21 – это координаты, в которых мы ищем значение.

I2 – ссылка на критерий отбора. Иначе говоря, мы ищем ячейки со значением 144 и складываем их.

Поскольку третий параметр функции не указан, то мы сразу складываем отобранные числа. Область поиска будет одновременно являться и диапазоном суммирования.

Кроме того, в качестве задания для отбора нужных значений можно указать текстовое выражение, состоящее из знаков >, , = и числа.

Можно указать его прямо в формуле, как это сделано в I13

=СУММЕСЛИ(D2:D21;»

В I3 запишем выражение:

F2:F21 – это область, в которой мы отбираем подходящие значения.

I2 – здесь записано, что именно отбираем.

E2:E21 – складываем числа, соответствующие найденным совпадениям.

Конечно, можно указать параметр отбора прямо в выражении:

Но мы уже договорились, что так делать не совсем рационально.

Важное замечание. Не забываем, что все текстовые значения необходимо заключать в кавычки.

Подстановочные знаки для частичного совпадения.

При работе с текстовыми данными часто приходится производить поиск по какой-то части слова или фразы.

Вернемся к нашему случаю. Определим, сколько всего было заказов на черный шоколад. В результате, у нас есть 2 подходящих наименования товара. Как учесть их оба? Для этого есть понятие неточного соответствия.

Мы можем производить поиск и подсчет значений, указывая не всё содержимое ячейки, а только её часть. Таким образом мы можем расширить границы поиска, применив знаки подстановки “?”, “*”.

Символ “?” позволяет заменить собой один любой символ.

Символ ”*” позволяет заменить собой не один, а любое количество символов (в том числе ноль).

Эти знаки можно применить в нашем случае двумя способами. Либо прямо вписать их в таблицу –

=СУММЕСЛИ(C2:C21;I2;E2:Е21) , где в E2 записано *[слово]*

=СУММЕСЛИ(C2:C21;»*»&I2&»*»;E2:E21)

где * вставлены прямо в выражение и «склеены» с нужным текстом.

• “*черный*” — мы ищем фразу, в которой встречается это выражение, а до него и после него – любые буквы, знаки и числа. В нашем случае этому соответствуют “Черный шоколад” и “Супер Черный шоколад”.
• “Д?” — необходимо слово из 2 букв, первая из которых “Д”, а вторая – любая. В нашем случае подойдет “Да”.
• “. ” — найдем слово из любых 3 букв

Этому требованию соответствует “Нет”.

• “. *” — текст из любых 7 и более букв.

Подойдет “Зеленый”, “Оранжевый”, “Серебряный”, “Голубой”, “Коричневый”, “Золотой”, “Розовый”.

• “З*” — мы выбираем фразу, первая буква которой “З”, а далее – любые буквы, знаки и числа. Это “Золотой” и “Зеленый”.
• “Черный*” — подходит фраза, которая начинаются именно с этого слова, а далее – любые буквы, знаки и числа. Подходит “Черный шоколад”.

Примечание. Если вам необходимо в качестве задания для поиска применять текст, который содержит в себе * и ?, то используйте знак тильда (

), поставив его перед этими символами. Тогда * и ? будут считаться обычными символами, а не шаблоном:

Важное замечание. Если в вашем тексте для поиска встречается несколько знаков * и ?, то тильду (

) нужно поставить перед каждым из них. К примеру, если мы будем искать текст, состоящий из трех звездочек, то можено записать так:

А если текст просто содержит в себе 3 звездочки, то можно наше выражение переписать так:

Точная дата либо диапазон дат.

Если нам нужно найти сумму чисел, соответствующих определённой дате, то проще всего в качестве критерия указать саму эту дату.

Примечание. При этом не забывайте, что формат указанной вами даты должен соответствовать региональным настройкам вашей таблицы!

Обратите внимание, что мы также можем здесь вписать ее прямо в формулу, а можем использовать ссылку.

Рассчитываем итог продаж за сегодняшний день – 04.02.2020г.

Рассчитаем за вчерашний день.

=СУММЕСЛИ(A2:A21;СЕГОДНЯ()-1;E2:E21)

СЕГОДНЯ()-1 как раз и будет «вчера».

Складываем за даты, которые предшествовали 1 февраля.

А если нас интересует временной интервал «от-до»?

Мы можем рассчитать итоги за определённый период времени. Для этого применим маленькую хитрость: разность функций СУММЕСЛИ. Предположим, нам нужна выручка с 1 по 4 февраля включительно. Из продаж после 1 февраля вычитаем все, что реализовано до 4 февраля.

=СУММЕСЛИ(A2:A21;»>=»&»01.02.2020″;E2:E21) — СУММЕСЛИ(A2:A21;»

Если критерий указать просто “*”, то мы учитываем для подсчета непустые ячейки, в которых имеется хотя бы одна буква или символ (кроме пустых).

Точно такой же результат даёт использование вместо звездочки пары знаков «больше» и «меньше» — <>.

Теперь рассмотрим, как можно находить сумму, соответствующую пустым ячейкам.

Для того, чтобы найти пустые, в которых нет ни букв, ни цифр, в качестве критерия поставьте парные одинарные кавычки ‘’, если значение критерия указано в ячейке, а формула ссылается на неё.

Если же указать на отбор только пустых ячеек в самой формуле, то впишите двойные кавычки.

=СУММЕСЛИ(F2:F21;«»;E2:E21)

Сумма по нескольким условиям.

Функция СУММЕСЛИ может работать только с одним условием, как мы это делали ранее. Но очень часто случается, что нужно найти совокупность данных, удовлетворяющих сразу нескольким требованиям. Сделать это можно как при помощи некоторых хитростей, так и с использованием других функций. Рассмотрим все по порядку.

Вновь вернемся к нашему случаю с заказами. Рассмотрим два условия и найдем, сколько всего сделано заказов черного и молочного шоколада.

1. СУММЕСЛИ + СУММЕСЛИ

Находим сумму заказов по каждому виду товара, а затем просто их складываем. Думаю, с этим вы уже научились работать :).

Это самое простое решение, но не самое универсальное и далеко не единственное.

2. СУММ и СУММЕСЛИ с аргументами массива.

Вышеупомянутое решение очень простое и может выполнить работу быстро, когда критериев немного. Но если вы захотите работать с несколькими, то она станет просто огромной. В этом случае лучшим подходом является использование в качестве аргумента массива критериев. Давайте рассмотрим этот подход.

Вы можете начать с перечисления всех ваших условий, разделенных запятыми, а затем заключить итоговый список, разделенный точкой с запятой, в <фигурные скобки>, который технически называется массивом.

Если вы хотите найти покупки этих двух товаров, то ваши критерии в виде массива будут выглядеть так:

Поскольку здесь использован массив критериев, то результатом вычислений также будет массив, состоящий из двух значений.

А теперь воспользуемся функцией СУММ, которая умеет работать с массивами данных, складывая их содержимое.

=СУММ(СУММЕСЛИ($C$2:$C$21; ;$E$2:$E$21))

Важно, что результаты вычислений в первом и втором случае совпадают.

3. СУММПРОИЗВ и СУММЕСЛИ.

А если вы предпочитаете перечислять критерии в какой-то специально отведенной для этого части таблицы? Можете использовать СУММЕСЛИ в сочетании с функцией СУММПРОИЗВ, которая умножает компоненты в заданных массивах и возвращает сумму этих произведений.

Вот как это будет выглядеть:

в H3 и H4 мы запишем критерии отбора.

Но, конечно, ничто не мешает вам перечислить значения в виде массива критериев:

=СУММПРОИЗВ(СУММЕСЛИ(C2:C21; ;E2:E21))

Результат, возвращаемый в обоих случаях, будет идентичен тому, что вы наблюдаете на скриншоте.

Важное замечание! Обратите внимание, что все перечисленные выше три способа производят расчет по логическому ИЛИ. То есть, нам нужны продажи шоколада, который будет или черным, или молочным.

Почему СУММЕСЛИ у меня не работает?

Этому может быть несколько причин. Иногда ваше выражение не возвращает того, что вы ожидаете, только потому, что тип данных в ячейке или в каком-либо аргументе не подходит для нее. Итак, вот что нужно проверить.

1. «Диапазон данных» и «диапазон суммирования» должны быть указаны ссылками, а не в виде массива.

Первый и третий атрибуты функции всегда должны быть ссылкой на область таблицы, например A1: A10. Если вы попытаетесь передать что-нибудь еще, например, массив <1,2,3>, Excel выдаст сообщение об ошибке.

Правильно: =СУММЕСЛИ(A1:A3, «цвет», C1:C3)

Неверно : =СУММЕСЛИ(<1,2,3>, «цвет», C1:C3)

2. Ошибка при суммировании значений из других листов или рабочих книг

Как и любая другая функция Excel, СУММЕСЛИ может ссылаться на другие листы и рабочие книги, если они в данный момент открыты.

Найдем сумму значений в F2: F9 на листе 1 книги 1, если соответствующие данные записаны в столбце A, и если среди них содержатся «яблоки»:

Однако это перестанет работать, как только Книга1 будет закрыта. Это происходит потому, что области, на которые ссылаются формулы в закрытых книгах, преобразуются в массивы и хранятся в таком виде в текущей книге. А поскольку в аргументах 1 и 3 массивы не допускаются, то формула выдает ошибку #ЗНАЧ!.

3. Чтобы избежать проблем, убедитесь, что диапазоны данных и поиска имеют одинаковый размер.

Как отмечалось в начале этого руководства, в современных версиях Microsoft Excel они не обязательно должны иметь одинаковый размер. Но вот в Excel 2000 и более ранних версиях это может вызвать проблемы. Однако, даже в самых последних версиях Excel 2010 и Excel 2016 сложные выражения, в которых диапазон сложения имеет меньше строк и/или столбцов, чем диапазон поиска, являются капризными. Вот почему рекомендуется всегда иметь их одинакового размера и формы.

Выборочные вычисления по одному или нескольким критериям

Постановка задачи

Имеем таблицу по продажам, например, следующего вида:

Задача: просуммировать все заказы, которые менеджер Григорьев реализовал для магазина «Копейка».

Способ 1. Функция СУММЕСЛИ, когда одно условие

Если бы в нашей задаче было только одно условие (все заказы Петрова или все заказы в «Копейку», например), то задача решалась бы достаточно легко при помощи встроенной функции Excel СУММЕСЛИ (SUMIF) из категории Математические (Math&Trig) . Выделяем пустую ячейку для результата, жмем кнопку fx в строке формул, находим функцию СУММЕСЛИ в списке:

Жмем ОК и вводим ее аргументы:

• Диапазон — это те ячейки, которые мы проверяем на выполнение Критерия. В нашем случае — это диапазон с фамилиями менеджеров продаж.
• Критерий — это то, что мы ищем в предыдущем указанном диапазоне. Разрешается использовать символы * (звездочка) и ? (вопросительный знак) как маски или символы подстановки. Звездочка подменяет собой любое количество любых символов, вопросительный знак — один любой символ. Так, например, чтобы найти все продажи у менеджеров с фамилией из пяти букв, можно использовать критерий . . А чтобы найти все продажи менеджеров, у которых фамилия начинается на букву «П», а заканчивается на «В» — критерий П*В. Строчные и прописные буквы не различаются.
• Диапазон_суммирования — это те ячейки, значения которых мы хотим сложить, т.е. нашем случае — стоимости заказов.

Способ 2. Функция СУММЕСЛИМН, когда условий много

Если условий больше одного (например, нужно найти сумму всех заказов Григорьева для «Копейки»), то функция СУММЕСЛИ (SUMIF) не поможет, т.к. не умеет проверять больше одного критерия. Поэтому начиная с версии Excel 2007 в набор функций была добавлена функция СУММЕСЛИМН (SUMIFS) — в ней количество условий проверки увеличено аж до 127! Функция находится в той же категории Математические и работает похожим образом, но имеет больше аргументов:

При помощи полосы прокрутки в правой части окна можно задать и третью пару (Диапазон_условия3—Условие3), и четвертую, и т.д. — при необходимости.

Если же у вас пока еще старая версия Excel 2003, но задачу с несколькими условиями решить нужно, то придется извращаться — см. следующие способы.

Способ 3. Столбец-индикатор

Добавим к нашей таблице еще один столбец, который будет служить своеобразным индикатором: если заказ был в «Копейку» и от Григорьева, то в ячейке этого столбца будет значение 1, иначе — 0. Формула, которую надо ввести в этот столбец очень простая:

=(A2=»Копейка»)*(B2=»Григорьев»)

Логические равенства в скобках дают значения ИСТИНА или ЛОЖЬ, что для Excel равносильно 1 и 0. Таким образом, поскольку мы перемножаем эти выражения, единица в конечном счете получится только если оба условия выполняются. Теперь стоимости продаж осталось умножить на значения получившегося столбца и просуммировать отобранное в зеленой ячейке:

Способ 4. Волшебная формула массива

Если вы раньше не сталкивались с такой замечательной возможностью Excel как формулы массива, то советую почитать предварительно про них много хорошего здесь. Ну, а в нашем случае задача решается одной формулой:

=СУММ((A2:A26=»Копейка»)*(B2:B26=»Григорьев»)*D2:D26)

После ввода этой формулы необходимо нажать не Enter , как обычно, а Ctrl + Shift + Enter — тогда Excel воспримет ее как формулу массива и сам добавит фигурные скобки. Вводить скобки с клавиатуры не надо. Легко сообразить, что этот способ (как и предыдущий) легко масштабируется на три, четыре и т.д. условий без каких-либо ограничений.

Способ 4. Функция баз данных БДСУММ

В категории Базы данных (Database) можно найти функцию БДСУММ (DSUM) , которая тоже способна решить нашу задачу. Нюанс состоит в том, что для работы этой функции необходимо создать на листе специальный диапазон критериев — ячейки, содержащие условия отбора — и указать затем этот диапазон функции как аргумент: