25. Мультиплексоры

Мультиплексор – это устройство, предназначенное для поочередного переключения на выход сигналов с одного из его входов. С помощью мультиплексора осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам.

Мультиплексоры обладают двумя группами входов и одним (иногда двумя) – взаимодополняющими выходами. Одни входы информационные, а другие служат для управления. К ним относятся адресные и разрешающие входы. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то число информационных выходов будет .

Эквивалентная схема мультиплексора, имеющего два входа и один выход, может быть представлена в виде (рис. 10.2).

Выходной сигнал y можно описать следующим логическим выражением:

Если А=0, то переключатель находится в положении , а если А=1, то переключатель в положении .

Принципиальная схема мультиплексора имеющего 2 входа и 1 выход (обозначение 2 : 1) приведена на рис. 10.3.

В данной схеме для переключения входных цепей используется один внешний сигнал А. Когда А = 1, y = ; при А = 0, y = .

Логическая структура реального мультиплексора 4 : 1 показана на рис. 10.4.

Рисунок 10.4 – Логическая структура четырехвходового мультиплексора

В данной схеме – информационные входы; А,В – адресные входы; С – разрешающий вход. Когда разрешающий вход находится под высоким потенциалом один из входов логических элементов И будет под низким и, следовательно, на выходах будут нулевые уровни независимо от состояния остальных входов. В этом случае выходной сигнал будет равен “0”.

Как нам известно, максимальное число информационных входов определяется как 2ⁿ, где n - разряд кода. Здесь мы видим, что информационных входов четыре штуки, а значит разряд будет равен 2 (2² = 4).

Таблица истинности для данной схемы будет выглядеть следующим образом (таб. 10.1).

Таблица 10.1

Входы			Выход y
C	A	B
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	X	X	0

Вид микросхемы мультиплексора приведен ниже (рис. 10.5).

DD1

Рисунок 10.5 – Микросхема мультиплексора

В данном разделе мы рассматривали мультиплексоры ТТЛ. Мультиплексоры КМОП стоятся иначе, на основе дешифраторов

26 Дешифраторы

Д ешифраторы – это устройства, которые имеют n входов и до выходов и преобразуют входной двоичный код (или другой) в позиционный код на его выходах. На каждом выходе формируется сигнал, соответствующий только одному из кодов, поданных на вход.

Условное обозначение дешифратора на 3 входа на рисунке.

Виды дешифраторов

Дешифратор может быть выполнен одноступенчатым (линейным) и многоступенчатым. Многоступенчатые можно разделить на прямоугольные (матричные) и пирамидальные.

Линейные

Входные параметры:

Выходные переменные: , где где n – количество разрядов входного кода, _.

Линейные дешифраторы выполняются прямой схемой реализаций выражений.

Пример построения линейного дешифратора на два входа и его временные диаграммы изображены соответственно на рисунках.

Для построения линейного дешифратора требуется использование логических элементов, количество входов равно 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.

Прямоугольные (матричные) дешифраторы

Если количество входов n>5, то каждый вход дешифратора нагружается на входов логических элементов. Например: n=7, тогда входов. Это превышает нагрузочную способность любого логического элемента. Поэтому переходят от линейного дешифратора к схеме прямоугольного дешифратора.

В прямоугольных дешифраторах n его входов разбиваются на две группы по n/2 переменных в каждой группе при четном n, при нечетном n группы должны содержать по (n+1)/2 и (n–1)/2 переменных. Для каждой из двух групп строится линейный дешифратор. Эти дешифраторы составляют первую ступень дешифрации. Затем по матричной схеме, с помощью элементов И на два входа, каждая выходная шина одного дешифратора объединяется с каждой выходной шиной другого и таким образом получается вторая ступень дешифрации. Оценивая 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.

Пример построения прямоугольного дешифратора на 4 входа и 16 выходов

Пирамидальные дешифраторы

Пирамидальные дешифраторы, так же прямоугольные, относятся к разряду многоступенчатых дешифраторов, особенность которых заключается в применении во всех ступенях дешифрации двухвходовых вентилей с обязательным подключением выхода элемента k-й ступени ко входам только 2-х элементов (k+1) ступени. Число ступеней k в пирамидальном дешифраторе на единицу меньше разрядности дешифрируемого кода k=N─1, а число схем k в каждой ступени определяется выражением: , где i – номер ступени пирамидального дешифратора.