87 назначение стробирующих входов в преобразователях кодов
14 Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы
Лекция 15. Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы
Преобразователи кодов. Операция изменения кода числа называется его перекодированием. Интегральные микросхемы, выполняющие эти операции, называются преобразователями кодов. Преобразователи кодов бывают простые и сложные. К простым относятся преобразователи, которые выполняют стандартные операции изменения кода чисел, например, преобразований двоичного кода в одинарный или обратную операцию. Сложные преобразователи кодов выполняют нестандартные преобразования кодов и их схемы приходится разрабатывать каждый раз с помощью алгебры логики.
Будем считать, что преобразователи кодов имеют п входов и k выходов. Соотношения между п и k могут быть любыми: n=k, n k. При преобразовании кода чисел с ними могут выполняться различные дополнительные операции, например, умножение на весовые коэффициенты. Примером невесового преобразования является преобразование двоично-десятичного кода в двоичный. Весовые преобразователи кодов используются при преобразовании числовой информации. Таблица 146 Параметры интегральных микросхем регистров
Максимальная тактовая частота, МГц
Рекомендуемые файлы
Универсальный восьмиразрядный синхронный сдвиговой
Универсальный четырехразрядный сдвиговой
низкий и максимальная частота счета /„акс- Большинство перечисленных параметров определяется серией микросхем и типом применяемой логики.
Интегральные микросхемы регистров. В наименовании регистров их функциональное назначение обозначается буквами ИР. В остальном условное обозначение регистров совпадает с обозначением счетчиков. В табл. 14.6 приведены некоторые типы регистров различных серий
Лекция 15. Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы
Преобразователи кодов. Операция изменения кода числа называется его перекодированием. Интегральные микросхемы, выполняющие эти операции, называются преобразователями кодов. Преобразователи кодов бывают простые и сложные. К простым относятся преобразователи, которые выполняют стандартные операции изменения кода чисел, например, преобразований двоичного кода в одинарный или обратную операцию. Сложные преобразователи кодов выполняют нестандартные преобразования кодов и их схемы приходится разрабатывать каждый раз с помощью алгебры логики.
Будем считать, что преобразователи кодов имеют п входов и k выходов. Соотношения между п и k могут быть любыми: n=k, n k. При преобразовании кода чисел с ними могут выполняться различные дополнительные операции, например, умножение на весовые коэффициенты. Примером невесового преобразования является преобразование двоично-десятичного кода в двоичный. Весовые преобразователи кодов используются при преобразовании числовой информации. Интегральные микросхемы преобразователей кодов выпускаются только для наиболее распространенных операций.
• преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный код;
• преобразователи двоичного кода в двоично-десятичный код;
• преобразователи двоичного кода в код Грея,
• преобразователи двоичного кода в код управления сегментными индикаторами,
• преобразователи двоичного или двоично-десятичного кода в код управления шкальными или матричными индикаторами.
В качестве примера рассмотрим преобразователь двоичного кода в код управления семисегментным цифровым индикатором, приведенный на рис. 15.1 а Сам индикатор представляет собой полупроводниковый прибор, в котором имеются семь сегментов, выполненных из светодиодов. Включением и выключением отдельных сегментов можно получить светящееся изображение отдельных цифр или знаков. Конфигурация и расположение сегментов индикатора показаны на рис. 15.1 а. Каждой цифре соответствует свой набор включения определенных сегментов индикатора. Соответствующая таблица приведена на рис 15 1 б В этой таблице также приведены двоичные коды соответствующих цифр
Такие индикаторы позволяют получить светящееся изображение не только цифр от 0 до 9, но других знаков, используемых в 8- и 16-ричной системах счисления. Для управления такими индикаторами выпускаются интегральные микросхемы типов КР514ИД1, К514ИД2, К133ПП1, 176ИД2, 176ИДЗ, 564ИД4, 564ИД5 и др. Преобразователи кодов, выполненные по технологии КМОП, можно использовать не только со светодиодными индикаторами, но и с жидкокристаллическими или катодолюминисцентными
Шкальные индикаторы представляют собой линейку светодиодов с одним общим анодом или катодом. Преобразователи двоичного кода в код управления
Лабораторная работа 30 (Lr30) Преобразователи кодов Цель работы Ознакомление с основными характеристиками и испытание инте-гральных преобразователей кодов (дешифратора, шифратора, демуль-типлексора и мультиплексора)
Лабораторная работа 30 (Lr30)
Ознакомление с основными характеристиками и испытание интегральных преобразователей кодов (дешифратора, шифратора, демультиплексора и мультиплексора).
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Кодом называют систему символов для представления информации в форме, удобной для обработки, хранения и передачи. В цифровой технике для записи кодовых символов, или просто кода, используют две цифры: 0 и 1. Преобразователи кодов служат для перевода одной формы бинарного числа (кодовой комбинации) в другую, например, преобразование двоично-десятичного кода в семисегментный код индикатора. Входные и выходные коды преобразователей связаны между собой. Эту связь задают логическими функциями или в виде таблицы переключений. Рассмотрим наиболее распространённые в цифровой технике виды преобразователей кодов.
На всех остальных выходах дешифратора выходные сигналы равны нулю. Дешифратор используют, когда нужно обращаться к различным цифровым устройствам по адресу, представленному двоичным кодом.
Условное изображение дешифратора 4х16 (читаемого «четыре в шестнадцать») на схемах дано на рис. 30.1. Дешифратор содержит число выходов, равное числу комбинаций входных переменных: от у0 = 
до y15 = abcd при п = 4 и m = 2п = 16.
Применяются также неполные дешифраторы с меньшим числом выходов (10 или 12 при четырех переменных на входе, тогда ряд комбинаций на входе не используется).
Каждый выход полного дешифратора реализует конъюнкцию входных переменных (код адреса) или их инверсий: при наборе 
у0 = 1, при 
у7 = 1, при abcd (1111) y15 = 1 и т. д.
Дешифраторы часто имеют разрешающий (управляющий, стробирующий) вход Е. При Е = 1 дешифратор функционирует как обычно, при Е = 0 на всех выходах устанавливается 0 независимо от поступающего кода адреса. Дешифраторы широко используют во многих устройствах, в том числе в качестве преобразователей двоичного кода в десятичный.
Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов: схемы, принцип работы
Типы логических устройств
Логические устройства разделяют на два класса: комбинационные и последовательностные.
Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени.
Выходные сигналы последовательностных устройств определяются не только сигналами, имеющимися на входах в данный момент времени, но и состоянием элементов памяти. Таким образом, реакция последовательностного устройства на определенные входные сигналы зависит от предыстории его работы.
Что такое шифратор?
Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду. Шифратор иногда называют «кодером» (от англ. coder) и используют, например, для перевода десятичных чисел, набранных на клавиатуре кнопочного пульта управления, в двоичные числа.
Так, для преобразования кода кнопочного пульта в четырехразрядное двоичное число достаточно использовать лишь 10 входов, в то время как полное число возможных входов будет равно 16 (n = 2 4 = 16), поэтому шифратор 10×4 (из 10 в 4) будет неполным.
Рассмотрим пример построения шифратора для преобразования десятиразрядного единичного кода (десятичных чисел от 0 до 9) в двоичный код. При этом предполагается, что сигнал, соответствующий логической единице, в каждый момент времени подается только на один вход. Условное обозначение такого шифратора и таблица соответствия кода приведены на рис. 3.35.
Используя данную таблицу соответствия, запишем логические выражения, включая в логическую сумму те входные переменные, которые соответствуют единице некоторой выходной переменной. Так, на выходе у1 будет логическая «1» тогда, когда логическая «1» будет или на входе Х1,или Х3, или Х5, или Х7, или X9, т. е. у1 = Х1+ Х3+ Х5+ Х7+X9
Представим на рис. 3.36 схему такого шифратора, используя элементы ИЛИ.
Преобразователь кодов
Преобразователи кодов служат для перевода одной формы числа в другую. Их входные и выходные переменные однозначно связаны между собой. Эту связь можно задать таблицами переключений или логическими функциями.
Шифратор преобразует одиночный сигнал в n-разрядный двоичный код. Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел двоичную систему счисления. Предположим, на пульте десять клавишей с гравировкой от 0 до 9. При нажатии любой из них на вход шифратора подаётся единичный сигнал (ХО-Х9). На выходе шифратора должен появиться двоичный код (Y1, Y2. ) этого десятичного числа. Как видно из таблиц переключений, в этом случае нужен преобразователь с десятью входами и четырьмя выходами.
На выходе Y1 единица появляется при нажатии любой нечетной клавиши X1, ХЗ, Х5. Х7. Х9, т. е. Y1=Х1\/ХЗ\/Х5\/Х7\/Х9. Для остальных выходов логические выражения имеют вид: Y2=Х2\/ХЗ\/Х6\/Х7; Y4==Х4\/Х5\/Х6\/Х7; Y8=Х8\/Х9. Следовательно, для шифратора понадобятся четыре элемента ИЛИ: пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый рисунок 1.
Рисунок 1
Примечание редакции: логический элемент Y2 неправильно показан. У него нет соединения с Х2, но есть соединение с Х4.
Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, в системах цифровой индикации, для построения распределителей импульсов по различным цепям и т. д. Условное обозначение дешифратора на микросхеме К155ИД1 с десятью выходами для дешифрования одного разряда двоично-десятичного кода 8421 и часть его принципиальной схемы приведены на рисунке 2. Любому входному двоичному коду соответствует низкий уровень только на одном выходе, а на всех остальных сохраняется высокий уровень. Дешифраторы входят во все серии микросхем ТТЛ и КМДП. Например, дешифратор К155ИД4 (два дешифратора в корпусе) преобразует двоичный код в код «1 из 4», К155ИД1 и К176ИД1 в код «1 из 10», К155ИДЗ—В код «1 из 16». Цоколёвка этих микросхем приведена на рисунке 2 и 3.
Рисунок 2
Дешифратор на микросхеме К155ИД1 предназначен для работы с декадными газоразрядными индикаторами. Его выходы подключают непосредственно к катодам (имеющим форму десятичных цифр) газоразрядного индикатора анод которого через резистор подключен к источнику питания напряжением 200—250 В. Выходные сигналы этой микросхемы отличаются от ТТЛ уровней и поэтому для подключения к ней других микросхем приходится применять дополнительные устройства согласования.
Рисунок 3
Дешифратор на микросхеме К155ИДЗ имеет четыре входа для приема чисел в коде 8421 и 16 выходов. Два входа стробирования (для передачи сигнала на А1 и А2 необходимо подать низкие уровни) позволяют объединить микросхемы для получения дешифраторов на 32 выхода рисунок 4, 64 выхода (потребуется четыре микросхемы) и т. д.
Рисунок 4
Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном коде. Для этого можно использовать дешифратор на микросхеме К155ИД1 совместно с газоразрядным индикатором, Однако применение таких индикаторов в радиолюбительской практике нежелательно из-за сравнительно высокого напряжения источника питания (200 В). Сейчас широкое распространение получили так называемые семи сегментные светодиодные и жидкокристаллические индикаторы, которые работают при тех же напряжениях, что и микросхемы. В них индикация осуществляется семью элементами, как показано на рисунке 5. Подавая управляющее напряжение на отдельные элементы индикатора и вызывая его свечение (светодиодные индикаторы) или изменяя его окраску (жидкокристаллические индикаторы), можно получить изображение десятичных цифр 0, 1. 9. О конкретных типах семисегментных индикаторов я расскажу дальше. Преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментного индиктора показано в таблице. Цоколёвка некоторых микросхем – преобразователей кода 8421 в семисегментный показана на рисунок.
Рисунок 5
Преобразователи кодов
Кодирующие устройства
Преобразователи кодов
В цифровых устройствах часто возникает необходимость преобразования информации из одной двоичной системы в другую (из одного двоичного кода в другой). Для представления двоичных систем используются различные виды кодирования: прямой, обратный, дополнительный, двоично-десятичный и т. д. Особая роль отводится корректирующим кодам и кодам, обнаруживающим и исправляющим ошибки. Они удобны для передачи сигналов по линиям связи в условиях воздействия помех.
На аппаратном уровне задачу преобразования информации из одного кода в другой выполняют комбинационные устройства — преобразователи кодов.
Преобразователь кода — комбинационное устройство, предназначенное для изменения вида кодирования информации (английское — converter).
На принципиальных схемах преобразователи кодов обозначаются X/Y. В отечественных сериях преобразователи код-код можно определить по буквам ПР. Буква П соответствует подгруппе преобразователей сигналов. Например, 155ПР6 — преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный; 155ПР7 — преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный (рис. 3.23, а, б). Вход ЕО является входом разрешения выхода.
При проектировании и конструировании преобразователей кодов можно выделить два подхода:
1) метод, основанный на преобразовании исходного двоичного кода в десятичный и последующем преобразовании десятичного представления в требуемый код;
2) метод, основанный на использовании логического устройства комбинационного типа, непосредственно реализующего данное преобразование.
В первом методе каскадно соединяют дешифратор и шифратор. Сами шифраторы и дешифраторы являются частным случаем преобразователей кодов.
Во втором случае, как для любого комбинационного устройства, составляют таблицу истинности и устанавливают однозначное соответствие между подаваемыми на входы и снимаемыми на выходах комбинациями. Далее проводят синтез логического комбинационного устройства в заданном базисе.
Отметим также, что любые преобразования параллельных кодов легко и удобно осуществить на микросхемах постоянной памяти и программируемых логических матрицах.
Рассмотрим пример управления семисегментным светодиодным либо жидкокристаллическим индикатором (рис. 3.23, в). Такие индикаторы при различных комбинациях светящихся элементов высвечивают цифры от 0 до 9. Для цифры 0 необходимо погасить сегмент g, а остальные должны светится. Для цифры 1 — светятся сегменты b и с; сегменты a, d, е, f, g погашены и т. д.. Сегмент будет гореть, если на него будет подано напряжение логического нуля. Сегмент будет погашен, если на него будет подано напряжение логической единицы.
Запишем таблицу истинности для данного преобразования кодов.
Синтезируемое комбинационное устройство имеет четыре входа и семь выходов, поэтому для каждого из семи выходов получаем формулу в базисе И-НЕ:
Полученные формулы (3.12) позволяют без большого труда построить схему преобразователя кода двоичного в семисегментный.
Шифраторы
Шифратор преобразует сигнал, поданный только в один входной провод, в выходной параллельный двоичный код на выходах шифратора. Шифратор также называют кодером (CD). Таким образом, подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах двоичного числа, соответствующего номеру возбужденного входа.
Полный шифратор имеет 2 п входов и п выходов (рис. 3.24, а).
В отечественных схемах шифраторы обозначаются буквами ИВ, например К555ИВ1.
Входные и выходные сигналы могут быть как прямыми, так и инверсными.
В соответствии с таблицей 3.11 для входов можно записать, полагая активной логическую 1:
Этой системе уравнений соответствует схема на элементах ИЛИ, показанная на рис. 3.25.
При построении шифратора на элементах ИЛИ-HE он будет иметь инверсные выходы в соответствии с выражениями.
Схема шифратора показана на рис. 3.26.
При выполнении шифратора на элементах И-НЕ система выражений приводится к виду
В этом случае на входы необходимо подавать инверсные значения, т. е. для получения на выходе двоичного числа, представляющего определенный вход (десятичную цифру), должен поступить логический 0 на соответствующий вход, а на остальные входы — логическая 1. Схема шифратора на элементах И-НЕ показана на рис. 3.27.
В ТТЛ микросхемах используются шифраторы 8 —> 3 (ИВ1, ИВ2), 10 —> 4 (ИВЗ).
Помимо информационных входов, шифраторы содержат дополнительные, обеспечивающие разрешение ввода и вывода, осуществление расширения без привлечения дополнительных цепей.
При работе шифратора в составе цифрового устройства возможен приход сигналов на несколько входов. В этом случае необходимо выбрать тот вход, которому предоставляется право первоочередного обслуживания. Поэтому шифраторы осуществляют приоритетное кодирование входных сигналов со входа с наивысшим приоритетом.
Таким образом, при наличии на входах нескольких возбужденных линий на выходе будет та комбинация, которая соответствует старшему (приоритетному) входу.
Дополнительные входы также позволяют проводить наращивание шифраторов.
Дешифраторы
Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов, т. е. двоичные дешифраторы преобразуют двоичный код в код «1 из N».
Активным всегда является только один выход дешифратора, причем номер этого выхода однозначно определяется входным кодом.
Дешифраторы относятся к комбинационным устройствам. На принципиальных схемах в условном обозначении дешифраторов ставятся буквы DC (от английского Decoder) (рис. 3.28). Входы дешифраторов обозначаются двоичными весами 1248. В отечественных микросхемах маркировка дешифраторов содержит две буквы ИД, например, К555ИД4, 564ИД5.
Дешифраторы различаются по емкости, по числу каналов, а также форматом выходного кода.
Работа дешифратора описывается таблицей истинности, обратной таблице истинности шифратора. В них входные и выходные сигналы меняются местами. Входные сигналы представлены в коде 8421. В выходной колонке обозначен номер активного выхода.
На каждом выходе образуется уровень логической 1 при определенной комбинации на входах. Значения выходных переменных описываются логическими выражениями:
Если дешифратор выполняется на элементах И-НЕ, то выходные сигналы получаем с инверсией. Каждой комбинации входного кода соответствует активный уровень логического нуля на определенном выходе, а на остальных выходах устанавливается уровень логической единицы, формулы (3.16) записываются в виде:
Структура дешифратора с инверсными выходами и его условное графическое обозначение показаны на рис. 3.29.
Дешифраторы с инверсными выходами удобно применять в схемах позиционной индикации на светодиодах. В качестве примера, на рис. 3.29, б показано подключение светодиода к четвертому выходу дешифратора.
Дешифраторы бывают с парафазными и однофазными входами. Применение однофазных входов позволяет уменьшить число линий связи и исключает необходимость дополнительного применения инверторов. Инверсный вход формируется в самом дешифраторе. Более того, входной прямой сигнал также непосредственно в схеме не используется, а получается как двоичная инверсия от входного. Тем самым максимально снимается нагрузка, обусловленная длиной линии связи, ее емкостью, что повышает быстродействие.
Дешифраторы при относительно малом числе элементов и несложной внутренней структуре имеют большое число внешних выходных выводов. Поэтому не изготавливают дешифраторов с более, чем 4 информационными входами. Увеличение числа выходов осуществляется путем наращивания разрядности (рис. 3.30).
Выходы дешифратора первой ступени подключают к стробирующим входам С разрешения/запрета работы дешифраторов второй ступени. Из дешифраторов второй ступени активным будет только один выход только одного из дешифраторов.
При использовании на второй ступени дешифраторов 3-8 получаем устройство с 24 выходами.
На основе дешифраторов можно строить различные схемы преобразования кодов: мультиплексоры, демультиплексоры, формирователи произвольных логических функций, схемы управления различными индикаторными устройствами и т. д.
Компараторы кодов
Цифровой компаратор — комбинационное устройство, предназначенное для сравнения двоичных слов.
Компаратор выполняет следующие действия над двумя двоичными словами:
F (А = В) — равенство двоичных слов А и В;
F (А > В) — слово А больше слова В;
F (А В. Критерием равенства двух двоичных чисел является совпадение их по всем разрядам. Выход схемы сравнения устанавливается в высокое состояние логической 1, если два числа равны, в противном случае выход находится в нулевом состоянии логического нуля.
Микросхема К555СП1 имеет четыре сравниваемых входа чисел А и В (АО, ВО, А1, В1, А2, В2, АЗ, ВЗ) и три дополнительных входа переноса А В для сравнения чисел большей разрядности путем последовательного соединения компараторов в каскад. Возможно построение многоразрядных компараторов в двоичном коде.
Устройства сравнения на равенство строятся на основе поразрядных операций над одноименными разрядами обоих слов. Слова равны, если равны все одноименные разряды, т. е. если в обоих нули или единицы.
Рассмотрим случай сравнения одного двоичного разряда.
Из таблицы 3.14 видно, что при любой комбинации входных сигналов на выходе компаратора может быть сформирован только один активный логический сигнал.
Таблице 3.14 соответствует система логических выражений
Формулы (3.18) можно реализовать в базисе (И, ИЛИ, НЕ). Остановимся более внимательно на функции F (А = В). Эта функция имеет самостоятельное значение, широко применяется в практике цифровых устройств и называется «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-HE» (рис. 3.32), инверсия суммы по модулю два.
Использование элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ позволяет упростить реализацию функций F (А = В), F (А > В), F (А В), F (А В) старшие разряды преобладают. Младшие разряды следует проверять при равенстве старших. Обозначим r1 = F (аi = bi) — равенство i-го разряда слова. Тогда для двухразрядных слов проверка А > В сводится к проверке старших разрядов a1,b1 Младшие разряды а0, b0 проверяются при равенстве старших:
Поэтому для слов, имеющих два разряда А (а0, a1), В (b0, b1), запишем формулу проверки А>В
Обобщая формулу (3.20) для слов произвольной разрядности п, получим
Как уже отмечалась, микросхема К555СП1 предназначена для сравнения четырехразрядных слов. Для сравнения слов большей разрядности компаратор строят наращиванием с использованием нескольких интегральных схем компараторов (рис. 3.33).
Неопределенные состояния на выходах компараторов могут возникать при смене любого из кодов. Это вызвано неодновременным изменением входных сигналов в различных разрядах. На выходах появляются короткие паразитные помеховые импульсы. Борьба с ними осуществляется путем синхронизации и стробирования.
Также надо учитывать, что при каскадировании (рис. 3.32) n-микросхем общая задержка сигнала возрастает в n-раз. Компараторы кодов являются довольно медленно действующими устройствами.
Мультиплексоры
Устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, называется мультиплексором.
Название произошло от английского Multiplexer. Другими словами мультиплексоры подключают один из входных каналов к выходному под действием управляющего (адресного) кода.
Символически мультиплексор можно представить многоканальным коммутатором, имеющим одностороннюю передачу данных (рис. 3.34).
Каждому информационному входу Di мультиплексора присваивается номер А, называемый адресом. При подаче стробирующего сигнала на вход С мультиплексор выбирает один из входов Di, адрес которого задается двоичным кодом на адресных входах А, и подключает его к выходу Q. Число информационных входов пинф и число адресных входов падр связаны соотношением
Мультиплексор представляет собой двухступенчатое устройство, выполненное на основе инверторов и схем типа И-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ, которые используют стробирующие свойства функции И аргументов канала информации и адреса.
На рис. 3.35 показано символическое изображение мультиплексора с четырьмя информационными входами.
В общем случае функционирование мультиплексора описывается таблицей 3.15.
При отсутствии стробирующего сигнала (С = 0) отсутствует разрешение работы, отсутствует связь между информационными входами и выходом Q = 0. Выход является нулевым независимо от информационных и адресных сигналов. При подаче стробирующего сигнала (С = 1) на выход передается логический уровень того из информационных входов Di номер которого i в двоичной форме задан на адресных входах.
Так, например, при задании адреса А1А0 = 112 = 310 на выход Q будет передаваться сигнал информационного входа с адресом 310, т. е. D2.
По таблице истинности можно записать следующее логическое выражение для выхода Q:
которое называется мультиплексной формулой. Нетрудно записать формулу для другого количества входов.
В тех случаях, когда требуется передавать на выходы многоразрядные входные данные в параллельной форме, используется параллельное включение мультиплексоров по числу разрядов передаваемых данных.
На схемах мультиплексора обозначаются буквами MS или MUX (MULtipleXer). В отечественных сериях микросхем мультиплексорам соответствуют буквы КП, например: К555КП2 — два мультиплексора ТТЛШ с общим дешифратором адреса канала, К564КП1 — двойной четырехканальный мультиплексор КМОП.
Максимальное число информационных входов мультиплексоров, выполненных в виде интегральных схем, равно 16. Если требуется построить мультиплексорное устройство с большим числом входов, можно объединить мультиплексоры в схему так называемого мультиплексорного дерева. Такое мультиплексорное дерево, построенное на четырехвходовых мультиплексорах, показано на рис. 3.36.
Схема состоит из четырех мультиплексоров первого уровня с адресными переменными A1, А2 и мультиплексора второго уровня с адресными переменными А3, А4. Мультиплексорное устройство имеет 16 входов, разбитых на четверки, которые подключены к отдельным мультиплексорам первого уровня. Мультиплексор второго уровня, подключая к общему выходу устройства выходы отдельных мультиплексоров первого уровня, переключает четверки входов. Внутри четверки требуемый вход выбирается мультиплексором первого уровня. По такой схеме, используя восьмивходовые мультиплексоры, можно построить мультиплексорное устройство, имеющее 64 входа.
На первом и втором уровнях мультиплексорного дерева можно использовать мультиплексоры с разным числом входов. Если на первом уровне такого дерева используются мультиплексоры с числом адресных переменных nадр1, на втором — с числом переменных nадр2, то общее число входов мультиплексорного дерева
а число мультиплексоров в схеме составит
Формулы (3.25) и (3.24) при сравнении с формулой (3.22) показывают эффективность и целесообразность построения мультиплексорного дерева.
Демультиплексор
Демультиплексоры выполняют операцию, обратную операции мультиплексоров — передают данные из одного входного канала в один из нескольких каналов приемников. Демультиплексор имеет один информационный вход и несколько выходов и осуществляет коммутацию входа к одному из выходов, имеющему заданный адрес (номер).
На рис. 3.37 показана структурная схема демультиплексора.
Она включает в себя дешифратор, выходы которого управляют ключами. В зависимости от поданной на адресные входы кодовой комбинации, определяющей номер выходной цепи, дешифратор открывает соответствующий ключ, и вход демультиплексора подключается к определенному выходу.
Нетрудно заметить, что дешифратор со входом Е разрешения работы будет функционировать в режиме демультиплексора, если на вход Е разрешения подавать информационный сигнал (рис. 3.38).
Действительно, при единичном значении сигнала Е разрешения работы адресация дешифратора (подача адресного кода на его входы) приведет к возбуждению соответствующего выхода, при нулевом нет. Это означает передачу информационного сигнала в адресованный выходной канал. Поэтому в сериях элементов отдельные демультиплексоры могут отсутствовать, а дешифратор со входом Е разрешения работы часто называют дешифратором — демультиплексором.
Объединяя мультиплексор с демультиплексором, можно построить устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов (рис. 3.39).
Таким образом, может быть выполнена любая комбинация соединений входов с выходами. Например, при комбинации значений адресных переменных
вход D2 окажется подключенным к выходу У0.
Если потребуется большое число выходов, может быть построено демультиплексорное дерево.
Дата добавления: 2015-11-06 ; просмотров: 21816 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ