Тема 10. Комбінаційна мікро схемотехніка
Комбінаційними називаються схеми, інформація на виході яких залежить тільки від комбінації вхідних сигналів в даний час. Іншими словами, це цифрові логічні пристрої, що не володіють пам'яттю. До комбінаційних схем відносяться наступні пристрої:
логічні елементи;
мультиплексори;
демультиплексоры;
шифратори;
дешифратори та ін.
Мультиплексори і демультиплексоры.
Мультиплексором називається комбінаційний логічний пристрій, призначений для керованої передачі даних від декількох джерел інформації в один вихідний канал.
Типове застосування мультиплексора — це передача інформації від декількох джерел (датчиків) інформації, що рознесли в просторі, на вхід одного приймача. Припустимо, що вимірюється температура навколишнього середовища в декількох приміщеннях і результати цих вимірювань повинні бути введені в один реєструючий пристрій, наприклад ЕОМ. При цьому, оскільки температура змінюється поволі, для отримання достатньої точності зовсім не обов'язково вимірювати її постійно. Досить мати інформацію через деякі фіксовані проміжки часу. Головне при цьому, щоб проміжок між двома вимірюваннями був істотно менше постійній часу, що характеризує зміну температури в контрольованому приміщенні. Саме цю функцію, тобто підключення різних джерел інформації до одного приймача по заданій команді, і виконує мультиплексор. Інформацію, що рознесла в просторі, він перетворить до вигляду з розділенням в часі.
Згідно визначенню, мультиплексор повинен мати один вихід і дві групи входів: інформаційні і адресні. Код, що подається на адресні входи, визначає, який з інформаційних входів в даний момент підключений до вихідного висновку. Оскільки порозрядний двійковий код може приймати 2n значень, то, якщо число адресних входів мультиплексора рівне nt число його інформаційних входів повинне дорівнювати 2n.
Таблиця істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами, має наступний вигляд (табл. 10.1):
У даній таблиці
враховано, що мультиплексор звичайно
забезпечується додатковим інверсним
виходом
і входом дозволу роботи Е.
Як що
на вхід
дозволу роботи Е
поданий
активний логічний сигнал (E=1),
вихідний сигнал мультиплексора постійний
і не залежить від його вхідних сигналів.
Таблиця 10.1.
Функція алгебри логіки (ФАЛ), що описує роботу мультиплексорів, має вигляд:
(10.1)
Логічна схема мультиплексора, відповідна цій ФАЛ, і умовне графічне позначення мультиплексора показані на рис. 10.1, а, б.
Рис.10.1. Логічна схема мультиплексора (а) і його умовне графічне зображення (б).
При передачі інформації від декількох джерел по загальному каналу з розділенням за часом потрібні не тільки мультиплексори, але і пристрої зворотного призначення. Ці пристрої розподіляють інформацію, одержану з одного каналу між декількома приймачами. Цю задачу вирішують демультиплексоры.
Демультіплексором називається комбінаційний логічний пристрій, призначений для керованої передачі даних від одного джерела інформації в декілька вихідних каналів. Логічна схема демультиплексора і його умовне графічне зображення показані на рис. 10.2.
Згідно даному визначенню, демультиплексор в загальному випадку має один інформаційний вхід, п адресних входів і 2п виходів. Таблиця істинності, що описує роботу демультиплексора, забезпеченого двома адресними входами і входом дозволу роботи Е, має вигляд (табл. 10.2).
Рис. 10.2. Логічна схема демультиплексора (а) і його умовне графічне зображення (б).
Таблиця 10.2.
E |
A1 |
Ao |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
1 0 0 0 0 |
X 0 0 1 1 |
X 0 1 0 1 |
0 D 0 0 0
|
0 0 D 0 0 |
0 0 0 D 0 |
0 0 0 0 D |
Перетворювачем коду називається комбінаційний пристрій, призначений для зміни виду кодування інформації.
Як і всякий комбінаційний пристрій, перетворювач коду характеризується таблицею істинності, що ставить у відповідність кодам, що подаються на вхід, коди, що знімаються з виходу пристрою. Слід відмітити, що в цій таблиці в загальному випадку число розрядів вхідного і вихідного кодів може не співпадати. Головне – вона повинна давати однозначну відповідність різних кодів. Дана таблиця є підставою для синтезу логічної – структури конкретного перетворювача кодів. Умовне графічне зображення перетворювачів кодів на принциповій електричній схемі приведене на рис. 10.3.
Рис.10.3. Умовне графічне зображення перетворювача кодів.
Як приклад перетворювача кодів, що випускаються у вигляді ІС, можна привести схеми, що забезпечують перетворення інформації з двійкового в двійково-десятковий код. Окремим випадком перетворювачів коду є шифратори і дешифратори.