Мультиплексоры
•= 0 ´1 ´0+ 1 ´1 0+ 2 1 ´0+ 3 1 0
= ( 0 ´1 ´0+ 1 ´1 0+ 2 1 ´0+ 3 1 0)
Если необходимо расширить число входов, то используется каскадное включение мультиплексоров.
Мультиплексоры
•Ha pиcyнкe 21-1 пoкaзaн cпocoб coeдинeния пяти мyльтиплeкcopoв "4->1" в oдин мyльтиплeкcop "16->1" .
•Это так называемое мультиплексорное дерево.
•Пpимep: нa вxoдax A3A2A1A0 дeйcтвyeт кoмбинaция 1011(BIN) = B(HEX) = 11(DEC). Toгдa нa вxoды D3D2D1D0 мyльтиплeкcopa №4 бyдyт "cтyчaтьcя" cигнaлы c тpeтьиx вxoдoв (a1a0=11=3) ocтaльныx мyльтиплeкcopoв - x3, x7, xB и xF. Ho нa oбщий выxoд "y" пpoйдeт тoлькo cигнaл c выxoдa мyльтиплeкcopa №2, т.к. a3a2=2. B peзyльтaтe y=xB, чтo cooтвeтcтвyeт oпpeдeлeнию мyльтиплeкcopa.
Мультиплексоры
•Myльтиплeкcopы нaxoдят шиpoкoe пpимeнeниe в тexникe cвязи, a тaкжe в вычиcлитeльнoй тexникe. Нaпpимep мнoгиe вывoды y микpoпpoцeccopoв "мyльтиплeкcиpoвaны", т.e. к oднoмy выxoдy пoдключaeтcя нecкoлькo внyтpeнниx иcтoчникoв paзличныx cигнaлoв. Этo мoгyт быть внyтpeнниe cигнaлы линий шины дaнныx (D7..D0) и шины aдpeca (A7..A0), пepeдaвaeмыe пooчepeднo нa oбщиe вывoды AD7..AD0 coвмeщeннoй шины aдpec/дaнныe (ШAД), чтo пoзвoляeт coкpaтить oбщee чиcлo вывoдoв микpoпpoцeccopa (нa pиcyнкe в 2 paзa). Иcпoльзyютcя 8 мyльтиплeкcopoв "2->1".
Мультиплексоры
•Мультиплексор может быть использован не только по своему прямому назначению, то есть для коммутации цифровых сигналов, но и как универсальный логический элемент, способный реализовать любую функцию от n логических переменных, где n- число его управляющих входов.
•Пусть требуется реализовать функцию логической неравнозначности, таблица истинности которой выглядит следующим образом:
Алгебраическая запись этой функции имеет вид:
С помощью мультиплексора 4→1 функцию логической неравнозначности можно реализовать следующим образом. При переборе кодовых комбинаций адресных сигналов A0 (S0), A1 (S1) на выходах мультиплексора появляются данные с информационных входов D0, D1, D2, D3.
Eсли на них подать сигналы логических нулей и единиц, соответствующие значениям требуемой функции, то на выходе мультиплексора будут формироваться ее значения. При этом переменные x1, x0 должны подаваться на входы S1, S0.
Меняя комбинации сигналов на информационных входах, с помощью мультиплексора можно воспроизвести любую их 16 возможных функций от двух переменных.
С этой точки зрения мультиплексор является универсальным логическим элементом с программируемыми свойствами, так как без изменения конфигурации устройства выполняемая им функция может меняться.
Демультиплексоры
•Демультиплексором называется ЦУ, в котором сигналы с одного информационного входа распределяются в желаемой последовательности по нескольким выходам. Выбор нужной выходной шины, как и в мультиплексоре, обеспечивается кодом на адресных входах. При K адресных входах демультиплексор может иметь до 2K выходов.
•Таблица истинности демультиплексора 1:4 следующая:
Здесь инверторы и элементы И образуют дешифратор. B кaчecтвe ДM иcпoльзyeтcя дeшифpaтop, y кoтopoгo нa вxoд OE (D) пoдaeтcя инфopмaциoнный cигнaл x (D).
Демультиплексоры
•В ряде случаев одни и те же микросхемы выполняют функции и демультиплексора и дешифратора. Так, например, микросхема К155ИД3, работает как дешифратор, если на обоих разрешающих входах поддерживать уровень логического нуля и служит для преобразования четырехразрядного двоичного кода в сигнал "1" на одном из 16 выходов.
Для создания режима демультиплексора 1->16 на один из разрешающих входов , например, V0 , подают уровень логического нуля, а другой (V1) используют в качестве информационного.
Кодовая комбинация на входах D0 , D1 , D2 , D3 переводит один из 16 выходов в активное состояние. Сигналы на активном выходе повторяют в прямом виде сигналы, поступающие на раз решающий вход (V1 ).
Демультиплексоры
•Если общее число выходов разрабатываемого устройства превышает имеющиеся в выпускаемых интегральных микросхемах, то используют параллельное подключение нескольких схем. На рисунке показано демультиплексорное дерево, построенное на мультиплексорах с четырьмя выходами.
Объединяя мультиплексор с демультиплексором, получают комбинационное устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов.
Преобразователи кодов
•Преобразователи кодов применяют для преобразования двоичных кодов в двоичный дополнительный, двоично-десятичный, коды знаков русского или латинского алфавита, коды чисел любой системы счисления и наоборот.
•Принцип построения преобразователей кодов рассмотрим на примере преобразования кода 8421 в
код 2421. Обозначим переменные, соответствующие отдельным разрядам кода 8421, – Х4Х3Х2Х1, а кода 2421 – Y4Y3Y2Y1. В таблице истинности приведено соответствие комбинаций обоих кодов.
Для преобразования кодов можно пользоваться двумя методами. Первый метод – с помощью карт Карно получить минимальную форму логических выражений в базисе И, ИЛИ, НЕ, а затем по ним синтезировать схему КУ.
Преобразователи кодов
•Однако часто вместо индивидуального синтеза преобразователя кодов используют универсальную структуру дешифратор – шифратор. Эта структура реализует метод, основанный на преобразовании исходного двоичного кода в 16-ричный (с помощью дешифратора) и последующего преобразования 16-ричного представления в требуемый двоичный код (с помощью шифратора).
•По таблице истинности примера видно, что кодировки X и Y совпадают начиная с кодов 0000 и до кодов 0100. Следовательно, выходы дешифратора A нужно напрямую подать на входы шифратора B:
•A0 (0000) -> B0 (0000)
•A1 (0001) -> B1 (0001)
•A2 (0010) -> B2 (0010)
•A3 (0011) -> B3 (0011)
•A4 (0100) -> B4 (0100)
•Далее можно по таблице истинности заметить, что все последующие коды Y увеличены относительно кодов X на +6. Следовательно, нужно сделать соединения:
•A5 (0101) -> B11 (1011)
•A6 (0110) -> B12 (1100)
•A7 (0111) -> B13 (1101)
•A8 (1000) -> B14 (1110)
•A9 (1001) -> B15 (1111).
Преобразователи кодов
• Часто используемые преобразования кодов: