3.1.5 Демультиплексоры
Иногда возникает задача распределения одного входного сигнала по нескольким различным адресам. Схемы, реализующие эту задачу, называются демультиплексорами. Демультиплексоры в функциональном отношении противоположны мультиплексорам. С их помощью сигналы с одного информационного входа распределяются в требуемой последовательности по нескольким выходам. Выбор нужной выходной шины, как и в мультиплексоре, обеспечивается установкой соответствующего кода на адресных управляющих входах. При n адресных входах демультиплексор может иметь до 2n выходов. Промышленностью демультиплексоры не выпускаются, потому что они могут быть реализованы на основе дешифраторов. На рисунке 3.4 приведена схема демультиплексора, реализованная на двух логических элементах 2И и инверторе.
Рисунок 3.4 — схема демультиплексора
Демультиплексор реализует следующие логические функции:
,
.
3.2 Порядок проведения экспериментов
3.2.1 Соберите схему в соответствии с рисунком 3.5. В схему включены: логические пробники, источник постоянного напряжения + 5 В, двухпозиционные переключатели, резистор 1 кОм, и микросхема 74138 (дешифратор 3х8). В зависимости от требований отдельных пунктов лабораторной работы студент должен уметь самостоятельно изменять и дополнять схему подключения дешифратора к измерительным приборам.
3.2.2 Исследование принципа работы дешифратора 3х8 в основном режиме.
Включите схему. Подайте на входы G, K, L уровень логического нуля. Для этого клавишами G, K, L установите ключи G, K, L в нижнее положение. Определите и запишите уровни сигналов на выходах Y0...Y7 в таблицу истинности при G = 0 (таблица 3.3). Подайте на вход G уровень логической единицы (ключ G установите в верхнее положение). Убедитесь, что дешифратор перешел в рабочий режим и на одном из выходов установился уровень логического нуля. Подавая все возможные комбинации уровней логических сигналов на входы А, В, С с помощью одноименных ключей, определите с помощью логических пробников уровни логических сигналов на выходе схемы. Заполните таблицу истинности дешифратора при G=1 (таблица 3.3)
Таблица 3.3 — Таблица истинности дешифратора 3х8
Управление |
Входы |
Выходы |
|||||||||||
G2A’ |
G2B’ |
G1 |
C |
B |
A |
Y0 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
1 |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
0 |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.5 — Дешифратор 3х8
3.2.3 Исследование работы дешифратора в качестве демультиплексора.
Соберите схему приведённую на рисунке 3.6. Включите схему. В пошаговом режиме работы генератора слов подайте на входы С, В, А микросхемы 74138 слова, эквивалентные числам от 0 до 7. Наблюдая при помощи логических пробников уровни сигналов на выходах, заполните таблицу функционирования (таблица 3.4). Убедитесь, что изменяющийся сигнал на входе G1 поочередно появляется на выходах дешифратора.
Рисунок 3.6 — Применение микросхемы 74138 в качестве демультиплексора.
Таблица 3.4— Таблица функционирования демультиплексора
Входы |
Управление |
Выходы |
|||||||||||
G2A’ |
G2B’ |
G1 |
C |
B |
A |
Y0 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Y5 |
Y6 |
Y7 |
0 |
0 |
F |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
F |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.4 Исследование работы дешифратора с помощью логического анализатора.
Соберите схему, приведённую на рисунке 3.7. Установите генератор слов в пошаговый режим. Включите схему. С помощью соответствующих ключей установите состояние управляющих входов G1=1, G2A=G2B=0. Подавая слова от генератора слов, получите временные диаграммы работы дешифратора на экране логического анализатора. Сопоставьте временные диаграммы с таблицей 3.3.
Рисунок 3.7 — Исследование работы дешифратора с помощью логического анализатора.
3.2.5 Исследование работы шифратора
Соберите схему, приведённую на рисунке 3.8. В генератор слов по адресам от 0 до 8 запишите слова соответствующие единичному коду на выходах (11111111, 11111110, …, 00000000). Установите генератор слов в режим «Цикл». Установите частоту вывода слов 1 Гц. Установите на логическом анализаторе частоту опроса 2 Гц. Включите схему. По полученным временным диаграммам заполните таблицу истинности шифратора (таблица 2.5). Назначение выводов ИМС 74148: 0...7 — входы; А0, A1, A2 — выходы; E1 — вход разрешения; Е0, GS — выходы для каскадирования шифраторов. При моделировании следует учесть, что все входы и выходы шифратора 74148 инверсные (на функциональной схеме ИМС в программе EWB они ошибочно показаны прямыми).
Таблица 3.5— Таблица истинности шифратора
Разр. |
Входы |
Выходы |
Каскад |
||||||||||
E1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
A2 |
A1 |
A0 |
GS |
E0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
Рисунок 3.8 — Исследование работы шифратора с помощью логического анализатора
3.2.6 Исследование работы мультиплексора
Соберите схему, приведённую на рисунке 3.9. Включите схему. Поочередно подавая все возможные комбинации логических уровней при помощи ключей А, В, С на соответствующие входы мультиплексора, для каждой комбинации с помощью логических пробников определите, переключение какого из ключей 0…7 изменяет состояние выходов мультиплексора. На основании полученных результатов составьте таблицу истинности (таблица 3.6).
3.2.7 Исследование работы мультиплексора с помощью логического анализатора
Соберите схему, приведённую на рисунке 3.10. Из меню генератора слов, вызываемого клавишей Pattern, выберите Up counter и создайте последовательность слов от 0000 счетом вверх (0000, 0001, 0002 и т.д.). Частоту вывода слов установите равной 1 кГц. Установите генератор слов в режим «Цикл». Установите в логическом анализаторе частоту опроса равной 1 кГц. Включите схему. Сравните полученные на экране логического анализатора временные диаграммы работы мультиплексора с таблицей 3.6.
Рисунок 3.9 — Исследование работы мультиплексора
Рисунок 3.10 — Исследование мультиплексора с помощью логического анализатора.
Таблица 3.6— Таблица истинности мультиплексора
Выбор |
Строб |
Выходы |
|||
C |
B |
A |
G’ |
Y |
W |
X |
X |
X |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
3.2.7 Отчёт должен содержать результаты выполненной лабораторной работы по всем пунктам методического указания, в том числе заполненные таблицы 3.3 — 3.6 и осциллограммы логического анализатора, полученные по пунктам 3.2.4, 3.2.5, 3.2.7.