Федеральное агентство по образованию

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ им. П.А. Соловьева

Кафедра ВС

А.В. Гусаров

Изучение мультиплексоров

Лабораторная работа по курсу

«Схемотехника ЭВМ»

Рыбинск – 2006 г.

Цель работы:

1) Изучить принцип работы и структуру мультиплексоров и схем на их основе.

2) Приобрести навыки в сборке, наладке и экспериментальном исследовании различных схем, содержащих мультиплексоры.

1. Теоретические сведения

   1. Общие сведения

Однобитовым мультиплексором называется цифровой комбинационный узел, осуществляющий адресную передачу данных из одного из многих входов в один выход. Простейшим примером такого мультиплексора является поворотный переключатель, например на четыре входных направления (см. рис. 1.1), где обозначено: D₀,...,D₃ - входные однобитовые данные; - угол поворота как адрес входного направления, данные с которого должны быть переданы на выход y. Для передачи n-разрядного слова необходимо использовать n однобитовых мультиплексоров (n поворотных переключателей на общей механической оси).

В цифровых устройствах мультиплексор реализуется как логический узел, в котором адрес задается двоичным кодом. При N входных направлениях требуется k адресных переменных, где k - ]log₂N[. Рассмотрим логическую структуру мультиплексора, аналогичного тому, который приведен на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Механический аналог мультиплексора

На основании определения мультиплексора составим таблицу истинности, описывающую его работу (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1.

№ набора	Код адреса		Входные данные				у
	а1	а0	D0	D1	D2	D3
0	0	0	D0	x	x	x	D0
1	0	1	x	D1	x	x	D1
2	1	0	x	x	D2	x	D2
3	1	1	x	x	x	D3	D3

Знаком « х » в таблице 1.1 отмечено безразличное состояние.

Очевидно, что в данном случае разрядность адреса входного направления k=2. Обозначим адресные переменные как a₁ и a₀. Примем, что индекс у входного направления совпадает с номером набора адресных переменных. Крестиком обозначены безразличные значения данных на входных направлениях. Итак, адрес с набором 0 передает на выход входные данные D₀, а что подается на входы D₁, D₂ и D₃ при этом адресе не имеет ни какого значения; адрес с набором 1 передает на выход входные данные D₁ и т. д.

Из табл. 1 получается следующее выражение для выхода y мультиплексора MS 4 1:

(1.1)

B справедливости этого выражения можно убедиться, подставляя в него различные наборы адресных переменных. Из уравнения (1.1) следует, что для реализации мультиплексора MS 4 1 необходимо использовать четыре трехвходовых элемента «И» и один четырехвходовый элемент «ИЛИ». Обратите внимание, что адресные переменные образуют все конституенты единицы, поэтому из соображений обеспечения единичной нагрузки по входам a₁ и a₀ в схему дополнительно вводятся четыре буферных инвертора. Окончательная схема MS 4 1 и его функциональное обозначение приведены на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Структура и УГО мультиплексора MS 4 1

ИМС мультиплексоров имеют стробирующий вход С, активный сигнал на котором разрешает работу мультиплексора, а пассивный переводит выход мультиплексора в неактивное состояние.