11.Демультиплексоры цифровых сигналов, аналитическое описание, пример построения схемы демультиплексора 1×8, временные диаграммы его работы.
Устройство, имеющее один вход и несколько выходов, обеспечивающее передачу информации с этого входа на один из входов в зависимости от значения управляющего входа. Имеет 1 информационный вход , несколько выходов и адресные входы.
Как отдельное устройство демультиплексор в виде интегральной схемы не выпускают.В качестве демультиплексора используют некоторые виды дешифраторов.
12.Дешифраторы двоичного кода. Способы построения дешифраторов. Как сказывается нагрузочная способность логических элементов на структурной схеме дешифратора. Примеры реализации дешифратора 4-разрядного кода. Принцип построения пирамидального дешифратора. Привести пример пирамидального дешифратора. Дешифраторы семисегментного кода для управления светодиодными знакосинтезирующими индикаторами. Синтезировать фрагмент дешифратора для одного из сегментов индикатора (по заданию преподавателя). Минимизировать синтезированное выражение и нарисовать принципиальную схему.
Дешифраторы двоичного кода. Способы построения дешифраторов. Как сказывается нагрузочная способность логических элементов на структурной схеме дешифратора. Примеры реализации дешифратора 4-разрядного кода. Принцип построения пирамидального дешифратора. Привести пример пирамидального дешифратора.
11.1 Дешифраторы
Дешифраторы – это устройства, которые имеют n входов и до 2n выходов и
преобразуют входной двоичный код в позиционный код на его выходах. Позиционный код обозначает следующее: если входная переменная равна нулю, то единица формируется на первом выходе дешифратора; если входной код равен единице, то единица формируется на втором выходе. Всем единицам на входе соответствуют единицы на выходе дешифратора.
Если входной код двоичен, то функция дешифратора описывается следующими
выражениями:
где n – количество разрядов входного кода; m – возможное количество выходов дешифратора.
11.2 Виды дешифраторов
Дешифратор может быть выполнен одноступенчатым (линейным) и многоступенчатым.
Многоступенчатые можно разделить на прямоугольные (матричные) и пирамидальные.
Для построения линейного дешифратора требуется использование логических
элементов, количеством входов равным разрядности дешифрируемого кода. Кроме того требуется высокая нагрузочная способность того устройства, которое формирует входные коды, т.к. к его шинам подключено большое количество входов. Практически нагрузочная способность не превышает 10…20. Линейный сумматор нагружает входное устройство на
входов.
Прямоугольные (матричные) дешифраторы
Если количество входов n>5, то каждый вход дешифратора нагружается на
вход логического
элемента.
Например:
n=7, тогда 
входов.
Это превышает нагрузочную способность любого логического элемента. Поэтому переходят от линейного дешифратора к схеме прямоугольного дешифратора.
Прямоугольный дешифратор содержит первую ступень из несколько линейных
дешифраторов, на каждом из которых дешифрируется группы разрядов входного кода.
Многоразрядное слово разбивается на N группы. Во второй ступени прямоугольной. Принцип построения прямоугольных дешифраторов состоит в том, что N входных переменных дешифратора разбиваются на 2 группы. При четном N обе группы одинаковы и содержат N/2
входов каждая. При
нечётном N первая группа
, а вторая группа
Все конъюнкции внутри группы образуют с помощью вспомогательных дешифраторов, а требуемые выходные переменные дешифратора (минтерны) получаются в результате конъюнкций выходных переменных вспомогательных дешифраторов.
Оценивая, как и раньше, нагрузочную способность выходных элементов источника входного кода, можно сделать вывод о необходимости дополнительного разбиения групп на подгруппы (если нагрузочная способность оказывается меньше чем число входов линейного дешифратора) или с возможности применения в качестве вспомогательного дешифратора –
линейного. Если требуется дополнительные разбиения на подгруппы то вспомогательный дешифратор деления по двух ступенчатой схеме, а весь дешифратор оказывается выполненным
по 3-х ступенчатой схеме. Количество ступеней при необходимости может быть увеличено.
Пример построения прямоугольного дешифратора на 4 входа и 16 выходов
Пусть нагрузочная способность выходных элементов устройства, формирующего входной код дешифратора равна 3. Тогда дешифратор необходимо строить по двух ступенчатой схеме.
Разбиваем все
входы на 2 группы по 2 входа в каждой.
Проверяем, будет ли достаточной
нагрузочная способность для N=2. (
).
Следовательно, вспомогательный дешифратор
может быть
построен за счёт необходимости
формирования инверсного кода входной
величины
(дополнительный
инвертор). Схема построения прямоугольного
дешифратора приведена на
рисунке
11.3.
Пирамидальные дешифраторы
Пирамидальные дешифраторы, так же прямоугольные, относятся к разряду
многоступенчатых дешифраторов, особенность которых является применение во всех ступенях дешифрации двухвходовых вентилей с обязательным подключением выхода элемента К-й ступени ко входам только 2-х элементов (К+1) ступени. Число ступеней К в пирамидальном дешифраторе на единицу меньше разрядности дешифрируемого кода К= N-1, а число схем К в
каждой ступени определяется выражением:
где i – номер ступени пирамидального дешифратора.
Пример построения пирамидальных дешифраторов приведен на рисунке 11.4.
13.Распределители импульсов с использованием дешифраторов, демультиплексоров и регистров. Привести примеры схем управления, каким либо устройством (например, светофором).