Мультиплексори

У практиці проектування різних цифрових систем часто виникає ситуа­ція, при якій на один вхід певного пристрою треба подавати сигнали від різ­них джерел інформації. Наприклад, треба вимірювати температуру кількох відсіків підводного човна цифровим термометром, встановленим стаціонар­но. Таку задачу' можна легко розв'язати. Сигнали від датчиків, встановлених у відсіках, подаються на багатопозиційний механічний перемикач (рис. 7.4,а), що має багато входів і один вихід.

Рисунок 7.4.а

Під час подання імпульсів на об­мотку керування перемикач автоматично по черзі кому­тує виходи датчиків з вхо­дом цифрового термометра. Багатопози- ційні перемикачі і (крокуючі шукачі) застосо­вують також на деяких теле­фонних станціях.

Однак механічні комута­тори мають малу швидкодію, скоро спрацьовуються, гро­міздкі. Для перемикання вхі­дних кіл на одне вихідне з великою швидкістю такі перемикачі взагалі непридатні.

Мультиплексори — цифрові електронні багатопозиційні перемикачі (ко­мутатори) працюють так, як і описаний вище механічний перемикач. Однак мультиплексори не мають рухомих механічних контактів; порівняно з ме­ханічними вони мають велику швидкодію, малі габарити; їх випускають у вигляді мікросхем.

Умовне позначення мультиплексора подано на рисунку 7.4,6.

Рисунок 7.4.б

Мультиплексор має інформаційні (D0...D7) і адресні входи(А0, А1, А2) вхід дозволу V і один вихід Q. На ін­формаційні входи мультиплексора подається двійкова інформація, наприклад виходи паралельного регістра. На адресні входи подається певна двійкова комбінація сигналів, що визначає конкретний інформаційний вхід, який буде з'єднаний з виходом мультиплексора. Напри­клад, якщо подати на адресні входи мультиплексора код 001 (тобто десяткову одиницю), то на вихід буде пере­дано інформацію з 1-го входу -D1. Якщо адресний сиг­нал матиме вигляд 110(2) (шість, у десятковому коді) - на вихід буде передано інформацію з 6-го входу.

Керуючі сигнали на адресні входи можуть надходити від різних джерел, найчастіше з виходів двійкових лічи­льників. Якщо мультиплексор має л адресних входів, то число інформацій­них входів дорівнюватиме D = 2ⁿ

Вхід дозволу (стробуючий) вхід V керує одночасно всіма інформаційни­ми входами незалежно від стану адресних входів. Сигнал заборони на цьо­му вході блокує дію всього пристрою. Наявність входу дозволу розширює функціональні можливості мультиплексора, даючи можливість синхронізу­вати його роботу з роботою інших вузлів. Вхід дозволу використовується для нарощування розрядності мультиплексорів, якщо потрібно більше ін­формаційних виходів, ніж їх є в даній схемі.

Мультиплексори, які випускають у вигляді мікросхем, відрізняються чи­слом входів, способом адресації, наявністю входів дозволу та інверсними виходами. Кількість інформаційних виходів типових мультиплексорів дорі­внює 4. 8 або 16. Так, мультиплексор К155КП1 (рис.7.5) - це комутатор 16 входів на один вихід із стробуванням (сигналом дозволу). Сигнал з відпові­дного інформаційного входу передається на вихід комутатора в інвертова­ному вигляді. При цьому вхід стробування має перебувати в стані логічного нуля. Рівень логічної одиниці на вході забороняє комутацію будь-якого входу на вихід; при цьому на виході зберігається рівень логічної одиниці, незалежно від стану інформаційних виходів.

Рисунок 7.5.

Суматори. Призначення, Принципи побудови

Суматор - функціональна схема, призначена для арифметичного дода­вання двійкових чисел. Суматори, побудовані з логічних елементів, назива­ють комбінаційними; суматори, в основі яких лежать тригери, називають нагромаджувальними.

Пристрій, призначений для додавання двох однорозрядних двійкових чи­сел, називають напівсуматором.

Вище наводяться таблиці на основі яких побудуємо схему напівсуматора. Якщо порівняти таблицю додавання двох однорозрядних чисел (табл.7.3.1), і таблицю істинності логічної функції "Нерівнозначність (табл.7.3.2), то замітно , що відмінність між ними лише в одиниці перенесення до старшого розряду при додаванні двох одиниць. Тобто зміна старшого розряду в таблиці додавання відповідає таблиці істинності функції Т(табл.7.3.3).

Таблиця 7.1.1

X1+X2=Y
0	0	00
0	1	01
1	0	01
1	1	10

Таблиця 7.1.2

X1+X2=Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Таблиця 7.1.3

X1&X2=Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Тому за основу побудови напівсуматора беруть електронну схему, на ба­зі вибраних елементів.

Вихід S називають виходом суми, а вихід Р - виходом переносу.

Рисунок 7.6

Рисунок 7.7

Недоліком напівсуматора є те, що він може додавати тільки два однороз­рядних числа, тобто при додаванні багаторозрядних чисел він може викори­стовуватись для додавання тільки молод­ших розрядів, лише там де не потрібно вра­ховувати перенос.

При багаторозрядному додаванні вико­ристовують повні суматори 8М.

Однорозрядний повний суматор відріз­няється від напівсуматора там, що він при­значений для додавання трьох однорозряд­них двійкових чисел: розряду першого до­данка XI, розряду другого доданка Х2, і перенесення з попереднього розряду Р. Ло­гіка роботи повного суматора описується таблицею 7.4.

Таблиця 7.4

X1	X2	P0	S	PI
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

Однорозрядний повний суматор будують на основі нанапівсуматора. Функціональне позначення повного однорозрядного суматора, що випускається в інтегральному виконанні, має такий вигляд (рис. 7.7.6). Для підсумовування, наприклад, чотирирозрядних двійкових чисел треба з'єдна­ти однорозрядні суматори в такій послідовності як показано на рис.7.8.

Рисунок 7.8

Перший суматор додає молодші розряди доданків а0 і b0, перенесення з попереднього розряду РО в цьому разі не враховується: (в реальній схемі необхідно під'єднати його до спільного проводу другий суматор додає на­ступні, старші розряди а1 і b1 і одиницю переносу з молодших розрядів; аналогічно виконують операції додавання третій і четвертий суматори. На виході утворюється чотирирозрядна двійкова сума - S3, S2, S1, S0, вихід Р (перенесення розряду Р4) виконує роль старшого розряду суми S4.

Чотирирозрядний двійковий суматор випускають в інтегральному вико­нанні. Функціональне позначення мікросхеми К555ИМЗ.