8. Узлы цифровых устройств

Узлы цифровых устройств – это функционально законченные устройства, в состав которых входит некоторое количество (от единиц до нескольких сотен) электронных элементов. Узлы выполняют функции, которые широко используются при построении сложных цифровых дискретных устройств. Рассмотрим законы функционирования этих устройств и их схемы.

8.1. Дешифраторы

Дешифратор – это устройство, которое преобразует двоичный n-разрядный код в 2ⁿ-разрядный унитарный двоичный код. Унитарным кодом называется такой двоичный код, у которого состояние одного двоичного разряда противоположно состоянию всех остальных разрядов, т. е. если все разряды равны 0, то только один разряд равен 1. Таким образом, дешифратор имеет n входов и 2ⁿ выходов. Дешифраторы обозначаются латинскими буквами DC (декодер). Разрядность дешифратора считается по числу входных переменных. Так, при n=2 дешифратор называется двухразрядным, при n=3 трехразрядным и т. д. Если DC имеет 2ⁿ выходов, то он называется полным, в противном случае неполным. Например, двухразрядный полный DC может формировать на выходах один из следующих кодов: 1000, 0100, 0010, 0001. Такой DC называется DC с прямыми выходами. Если DC формирует на выходе коды 0111, 1011, 1101, 1110, то он называется инверсным. На схемах дешифраторы обозначают так, как показано на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Обозначения дешифраторов:

а – полный двухразрядный DC с прямыми выходами;

б – полный двухразрядный DC с инверсными выходами;

в – полный трехразрядный DC с прямыми выходами;

г – полный трехразрядный DC с инверсными выходами

Выход, имеющий противоположное по отношению к остальным выходам значение, называется возбужденным.

В обозначениях дешифраторов различают несколько полей:

• n-разрядное адресное поле (обозначено буквой А) показывает, сколько разрядов имеет входной код, где цифры 0 и 1 показывают вес разряда двоичного кода (0 – младший разряд, 1 – старший разряд кода и т. д.);

• Выходное поле (обозначений может не иметь) содержит 2n выходов. Выходные функции дешифратора с инверсными выходами обозначаются инверсиями;

• поле Е – поле управляющего входа может присутствовать (рис. 8.1) или отсутствовать (рис. 8.6, б), и тогда его в обозначении DC опускают. Назначение этого входа рассмотрено ниже. На рис. 8.2 приведены таблица истинности DC, изображенного на рис. 8.1 (а) и БФ всех его выходов. На рис. 8.3 приведены таблица истинности DC, изображенного на рис. 8.1 (б) и БФ всех его выходов.

Рис. 8.2. Таблица истинности и булевы функции выходов двухразрядного дешифратора с прямыми выходами

Рис. 8.3.Таблица истинности и булевы функции выходов двухразрядного

дешифратора с инверсными выходами

При поступлении на вход дешифратора двоичного кода 00 (0 десятичного кода) возбуждается выход 0, при поступлении кода 01 (1) возбуждается выход 1 и т. д.

В таблице истинности DC, в любом столбце k (рис. 8.2) только одна единица, а в табл. 8.3 только один ноль, т. е. функция Y_k фактически описывается конституентой единицы для дешифратора с прямыми выходами и конституентой нуля для дешифратора с инверсными выходами. Схемы дешифраторов представлены на рис. 8.4 (а) и рис. 8.4 (б).

Рис. 8.4. Схемы двухразрядных дешифраторов:

а – с прямыми выходами; б – с инверсными выходами