Мультиплексор и демультиплексор

Таблица 2
E	S	X	Y	Q
1	0	0	0	0
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	0
1	1	0	1	1
1	1	1	0	0
1	1	1	1	1
0	х	х	х	0

Комбинационными называют схемы, не обладающие памятью. Логическое состояние выходов комбинационных схем однозначно определяется комбинацией логических сигналов на их входах в данный момент времени и не зависит от логических сигналов, которые подавались ранее. В цифровых устройствах комбинационные схемы используются для выполнения арифметических и логических операций, преобразования кодов, переключения цепей передачи данных, формирования логических признаков данных.

Слово «мультиплексирование» означает «переключение». Мультиплексор подключает один из информационных входов к выходу в соответствии с адресом, поданным на адресный вход. Демультиплексор выполняет противоположную функцию – подключает ко входу один из выходов (Рис. 4.).

Мультиплексором называется комбинационная схема, имеющая m адресных входов, 2^m информационных входов а и один выход. На выход передается сигнал с того информационного входа, чей адрес в данный момент присутствует на адресных входах. При добавлении общего разрешающего входа E получим устройство, называемое селектор-мультиплексор.

Таблица истинности для мультиплексора (таблица 2) составлена из следующих соображений.

Сигнал S – адресный. Он управляет подключением выхода к одному из входов. Пусть при S=0 на выход передается сигнал Х, а при S=1 – сигнал Y.

Вход Е – разрешающий. Пусть при Е=1 работа разрешена, а при Е=0 выход Q=0 независимо от других сигналов.

Описанной логике работы и таблице соответствует логическое уравнение:

.

По уравнению несложно составить схему мультиплексора. Полученная схема будет иметь 2 информационных входа и один выход. Это мультиплексор 2 в 1.

Мультиплексор является основой для построения универсального логического элемента. Его адресные входы являются входными для требуемой логической функции, а на информационных входах фиксируются значения функции для всех комбинаций входных сигналов.

Таблица 3
S	X	Q0	Q1
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	1	0	1

Демультиплексоры выполняют функцию, обратную мультиплексорам, т.е. производят коммутацию одного информационного входного сигнала X на 2^m выходов, где m - число адресных входов. В качестве демультиплексоров используются рассмотренные выше дешифраторы-демультиплексоры. Таблица истинности для демультиплексора с одним входом Х и двумя выходами Q0 и Q1, и с одним адресным входом S (таблица 3) позволяет записать логические уравнения.

В схеме демультиплексора формирование каждого выходного сигнала выполняется отдельным логическим элементом.

(Лекция 12)

Таблица 4.
Входы Xi		Выходы Qj
bin	hex	bin	hex
000	0	00000001	01
001	1	00000010	02
010	2	00000100	04
011	3	00001000	08
100	4	00010000	10
101	5	00100000	20
110	6	01000000	40
111	7	10000000	80

Дешифраторы и шифраторы

Система электрических сигналов, используемая для передачи сообщений, называется кодом. Устройства, преобразующие одну разновидность кода в другую, называются преобразователями кодов. Например, существуют устройства, преобразующие прямой двоичный код в обратный и дополнительный коды.

Дешифраторы и шифраторы принадлежат к числу преобразователей кодов. В условных обозначениях дешифраторов и шифраторов используются буквы DC и CD (от слов decoder и coder).

Дешифратор осуществляют преобразование двоичного кода в унитарный код, в котором только один из разрядов равен 1. Подобный код называется также «1 из N».

Полным дешифратором называется устройство, имеющее N входов и 2^N выходов, причем каждой комбинации значений входных сигналов соответствует сигнал, равный 1, только на одном выходе (таблица 4). Таблица соответствует дешифратору, входной код которого имеет 3 разряда, а выходной – 8. При представлении кодов в 16-ричной системе для входного кода потребуется одна неполная тетрада, а для выходного – две тетрады.

По таблице 4 составим логические уравнения для дешифратора.

;

;

;

;

…

.

По уравнениям несложно составить схему.

Дешифратор, количество выходов которого меньше, чем 2^N , называется неполным дешифратором. Выходы дешифратора могут быть инверсными, каждой комбинации значений входных сигналов в такой схеме соответствует сигнал, равный 0 на одном из выходов.

Дешифратор, дополненный общими разрешающими входами, называется дешифратором - демультиплексором. Разрешающие входы интегральных схем дешифраторов-демультиплексоров обозначаются: (Chip Select), OE (Output Enable), V(Valid).

Дешифратор-демультиплексор с разрешающим входом и инверсными выходами (рис. 5) при =0 формирует на одном из выходов, в соответствии с кодом на входах, нулевой логический сигнал. При =1 все выходные сигналы равны 1.

Таблица 5.
EI	d7	d6	d5	d4	d3	d2	d1	d0	q2	q1	q0	G	EO
1	1	х	х	х	х	х	х	х	1	1	1	1	0
1	0	1	х	х	х	х	х	х	1	1	0	1	0
1	0	0	1	х	х	х	х	х	1	0	1	1	0
1	0	0	0	1	х	х	х	х	1	0	0	1	0
1	0	0	0	0	1	х	х	х	0	1	1	1	0
1	0	0	0	0	0	1	х	х	0	1	0	1	0
1	0	0	0	0	0	0	1	х	0	0	1	1	0
1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
0	х	х	х	х	х	х	х	х	0	0	0	0	0

В названии схемы отражена возможность ее применения в качестве демультиплексора. При этом в качестве информационного входа демультиплексора используется общий разрешающий вхдод .

Совокупность счетчика импульсов и дешифратора называется «распределитель импульсов»..

Шифратор выполняет противоположную функцию, он преобразует сигнал, поданный только на один вход в двоичный код. При возбуждении одной из входных цепей шифратора на его выходах формируется слово, отображающее номер возбужденной цепи. Полный двоичный шифратор имеет 2^N входов и N выходов. Шифраторы применяют для ввода кода нажатой клавиши, для определения номера устройства, подавшего запрос на прерывание.

Таблицу истинности для шифратора в простейшем случае можно получит из таблицы 4, поменяв местами входы и выходы. В реальных условиях, при воздействии помех, может быть возбуждено несколько входных проводников. Поэтому схему шифратора усложняют, делают ее приоритетной.

Приоритетный шифратор вырабатывает на выходе двоичный номер старшего запроса. При наличии всего одного запроса приоритетный шифратор работает так же, как и двоичный. В интегральном исполнении изготавливают, как правило, приоритетные шифраторы. В приведенной таблице d7..d0 – входные сигналы, q2..q0 – выходной код, EI – входной сигнал разрешения работы, EO – выходной сигнал, вырабатываемый на выходе при отсутствии запросов, G – выходной сигнал, отмечающий наличие запросов.

Применяя тождество ,получим.

Процесс упрощения формул. Если есть слагаемое d7, то во всех остальных слагаемых модно зачеркнуть /d7.