3. Комбинационные цифровые устройства
3.1. Типы цифровых устройств
Цифровое устройство (ЦУ) обеспечивает преобразование совокупности цифровых входных сигналов Х в выходные сигналы У. Для формирования цифровых выходных сигналов используются ЦУ двух типов:
1) ЦУ выходные сигналы, у которых в некоторый момент времени tn зависят только от совокупности (комбинации) сигналов Х, присутствующих на их входах в тот же момент времени tn, и не зависят от входных сигналов, поступающих в предшествующие моменты времени. Иными словами, ЦУ этого типа «не помнит» предыстории поступления сигналов на его входы. Такие ЦУ принято называть комбинационными или ЦА без памяти.
2) ЦУ, выходные сигналы у которых в момент времени tn определяются не только комбинациями входных сигналов Х, воздействующих в тот же момент времени tn, но и сигналами, поступающими на входы в предшествующие моменты времени. В составе таких ЦУ обязательно присутствуют элементы памяти, внутреннее состояние которых отражает предысторию поступления последовательности входных сигналов. Подобные ЦУ принято называть последовательностными или, конечными автоматами (ЦА с памятью).
К комбинационным ЦУ относят следующие: дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, схемы сравнения, преобразователи кодов, комбинационные полусумматоры и сумматоры.
3.2. Шифраторы
Шифратором называется устройство, обратное дешифратору по функции выполняемого преобразования. Полный шифратор имеет n выходов и m=2 входов (рис. 3.1).
Рис. 3.1.
Такой шифратор преобразует десятичные цифры 0, 1, ..., 7 в трехразрядный двоичный код.
Номер набора |
х7 х6 х5 х4 х3 х2 х1 х0 |
у2 у1 у0 |
0 1 2 3 4 5 6 7 |
0 0 0 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 1 |
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 |
1На основе таблицы можно записать соответствующие ПФ для у2, у1, у0, а затем выполнить необходимые действия по их минимизации. Но в данном случае можно воспользоваться особенностью закона функционирования данного ЦА. Анализ таблицы показывает, что единицу в младшем разряде двоичного числа имеют нечетные десятичные цифры 1, 3, 5, 7, т.е. на выходной шине младшего разряда должна быть логическая единица, если она есть на соответствующих входных шинах с номерами строк 1, 3, 5 или 7. Поэтому входные шины с указанными номерами должны быть подключены к выходу младшего шифратора через ИЛЭ ИЛИ. Единицу во втором разряде двоичного числа имеют десятичные цифры 2, 3., 6 и 7. Входные шины с этими номерами подключаются через второй ИЛЭ ИЛИ ко второму выходу шифратора, на котором формируется второй разряд двоичного кода.
Единицу в третьем разряде двоичного кода имеют десятичные цифры 4, 5, 6 и 7, входные шины с этими номерами должны быть соединены через ИЛЭ ИЛИ с выходом третьего разряда шифратора. Для кода нулевого набора сигнала на входы ИЛЭ ИЛИ не подаются. Кроме того, в каждый момент времени должен подаваться сигнал только по одной входной шине.
