Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электронные цепи и микросхемотехника. Импульсные и цифровые устройства. Конспект лекций. Учебное пособие
.pdf
Рис. 4.27
Q
TT1 TT2 TT3
C
J
C
K
1
J
C
K
Q
2
J
C
K
Q
3
Рис. 4.28
C
t
1
Q
1
23
576
4
t
Q
2
t
Q
3
Рис. 4.29
141
t
Таблица 4.11
С Q
Q
1
2
Q
3
0 0 0 0
1 1 0 0
2 1 1 0
3 1 1 1
4 0 1 1
5 0 0 1
6 0 0 0
При такой перекрестной связи по кольцу регистра передаются «потоки» единиц и нулей, одинаковые по длительности и составляющие половину периода выходной частоты, которая оказывается в 2
меньше частоты тактов, где
n – число триггеров. Сами импульсные по-
n раз
следовательности сдвинуты друг относительно друга на один такт, т. е.
на одну шестую периода следования тактов.
Получается, таким образом, многофазная последовательность симметричных прямоугольных импульсных напряжений. Увеличением
числа триггеров в кольце можно сформировать в общем случае любую
m-фазную систему импульсных напряжений.
Для получения нечетного коэффициента пересчета вида 2
n – 1 до-
статочно перенести одну из связей на выход предыдущей ячейки, как
это показано на рис. 4.28 (пунктирная линия). Последовательность единиц и нулей в этом случае делается несимметричной.
С
RG
1
DR
2
C
C
3
4
1
5
1
2
3
4
5
t
t
t
t
t
t
Рис. 4.30 Рис. 4.31
142
Для построения кольцевого счетчика, используемого в качестве
x1 x
x1 x
x
x1 x2 x3 x
многоканального распределителя импульсов, часто применяются сдвигающие регистры (рис. 4.30).
Схема ИЛИ – НЕ создает здесь на выходе сигнал логической единицы только при совпадении всех нулей на своих входах, а затем это
состояние поочередно передается от предыдущего выхода к следующему. В результате формируется пятиканальная
последовательность
импульсов, как это показано на рис. 4.31.
Лекция № 16
4.5. ШИФРАТОР (CODER)
Это устройство, преобразующее единичный сигнал на одном из входов в соответствующий код на выходных шинах. Очень часто в качестве
выходного кода выступает двоичный код. Тогда, если число входов
n
шифратора равно
разрядов двоичного кода, которым можно закодировать
Условное обозначение шифратора приведено на рис. 4.32,
0
0 CD
1 1
2
.
3 2
.
4
.
5 4
7
6
2
, число выходов должно быть равно n, т. е числу
n
2
ситуации.
а.
Y
1
Y
2
Y
2
4
1
Y
1
1 CD 1
2
1
3
Y
2
3 2
а б в
Рис. 4.32
143
Проиллюстрируем построение шифратора при n = 2. Пусть требуется построить шифратор, выдающий кодовые комбинации 01; 10; 11
двухразрядного кода. Число входов шифратора равно трем. Составим
таблицу состояний (табл. 4.12).
Таблица 4.12
N x
0 0 0 0
1 0 0 1 0 1
2 0 1 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0 1 1
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
1
x2 x
3
Y
1
Y
2
В ней, кроме трех строк, которые определены заданием, все выходные функции являются факультативными, т. е. неопределенными. Если
по таблице записать алгоритм работы для
Y
и Y2 и с помощью карт
1
Карно (с учетом факультативных условий) осуществить минимизацию,
то получим
112213
;.YxxY xx
По полученным соотношениям на рис. 4.32, б представлена схема
двухразрядного шифратора и его условное обозначение рис. 4.32,
в.
На основе шифратора может быть построен преобразователь десятичного кода в двоичный. Данную возможность иллюстрирует
табл. 4.13.
Таблица содержит четыре строки, соответствующие числу разрядов, так как для представления десятичных чисел от 0 до 9 необходимы четыре разряда двоичного кода. Логическая формула для каждого разряда приведена в правой части таблицы. При
этом знак «+»
по-прежнему соответствует логическому сложению.
С использованием логических элементов ИЛИ построим схему преобразователя десятичного кода в двоичный (рис. 4.33). Данный преобразователь можно считать шифратором, так как он преобразует единичный
сигнал на одном из входов в соответствующую кодовую комбинацию.
144
Таблица 4.13
Двоичный код,
разряды
1-й – Y
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 + 3 + 5 + 7 + 9
Десятичный код Логическая
формула
2-й – Y2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 2 + 3 + 6 + 7
3-й – Y3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 4 + 5 + 6 + 7
4-й – Y4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8 + 9
yxxxx xxxxxx ;
1135 7 9 13579
yxxxxxxxx;
223672367
yxxxxxxxx;
34567 4567
yxxxx.
48989
Рис. 4.33
Можно создать шифратор с помощью элементов И в соответствии с
логической формулой, но необходимы еще и инверторы.
145
4.6. ДЕШИФРАТОР (DECODER)
D
С
X3 X2 X
E
Это кодирующее устройство, преобразующее какую-либо кодовую
комбинацию на входе в единичный сигнал на одном из выходов. Если
входным кодом является двоичный код, то дешифратор выполняет
функцию преобразователя двоичного кода в унитарный.
Распознавание дешифратором двоичных чисел заключается в том,
что в зависимости от номера набора, поступившего на его вход, сигнал
«1» появится только на одном определенном выходе, а на всех остальных выходах будут сигналы «0». Дешифраторы применяются для расшифровки адресов ячеек запоминающих устройств, для высвечивания
цифр в индикаторах. Они также являются составной частью других, более сложных цифровых устройств, например мультиплексоров.
Если декодер имеет
ные наборы входных переменных, то
n входов, m выходов и использует все возмож-
n
m = 2
. Такой дешифратор называют полным, в отличие от неполного, использующего соответственно
меньшее число выходов и внутренних схемных элементов. Входы декодера (их называют адресными входами) часто нумеруют не порядковыми номерами, а в соответствии с весами двоичных разрядов, т. е. 1, 2,
4, 8, 16 … . Число входов и выходов декодера указывают таким образом:
декодер 3–8 (читается
«три в восемь»), 4–10 (это неполный декодер).
Условное обозначение декодера показано на рис. 4.34.
0
1
1
1
2
Y
0
Y
1
Y
2
2
3
4
3
5
6
Рис. 4.34
7
146
Y
3
Y
4
Y
5
Y
6
Y
7
Дешифраторы часто имеют разрешающий (стробирующий) вход Е.
При
Е = 1 дешифратор работает как обычно, при Е = 0 на всех выходах
устанавливаются неактивные уровни независимо от поступившего адреса.
Дешифратор, имеющий разрешающий вход, иногда называют декодером-демультиплексором, и для его условного обозначения вместо
используют символ
DХ.
DС
Формально описать работу дешифратора можно, задав список функций, отрабатываемых каждым из его выходов
Y
. Рассмотрим построе-
i
ние дешифратора на примере распознавания трехразрядного двоичного
кода. Таблица истинности дешифратора представляет ряд единиц, расположенных по диагонали таблицы, а в незаполненных клетках стоят
нули (табл. 4.14).
Так как трехразрядный дешифратор имеет
3
2 8 выходов, то его
работа описывается восемью логическими функциями, составленными
в соответствии с табл. 4.14.
Таблица 4.14
X
X
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N X
1
2
3
0
1
2
3
4
5
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
2 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
3 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
4 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
5 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
6 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
7 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Y
6
7
YXXX
0123
YXXX
4123
;
YXXX
1123
;
YXXX
5123
;
YXXX
2123
;
YXXX
6123
;
YXXX
3123
YXXX
;
7123
;
.
Каждая из функций представляет конъюнкцию трех переменных
и может быть реализована с помощью трехвходовых элементов «И»
(рис. 4.35).
Группа из трех дешифраторов, соединенных в два каскада, показана
на рис. 4.36. Вся группа работает как неполный дешифратор 4–8.
147
&
0
00
0
x
3
&
0
00
0
x
2
&
0
00
0
x
1
x
3
x
x
3
2
x
x
1
2
x
1
&
0
00
0
&
0
00
0
&
0
00
0
&
0
00
0
y
0
y
1
y
2
y
n
Рис. 4.35
Х
4
Х
8
DС
0
1
2
Е
Е
1
2
3
Х
Х
1
2
DС
Е
1
2
DС
Е
1
2
0
0
1
1
2
2
3
3
4
0
5
1
2
6
3
7
Рис. 4.36
148
Для получения полного дешифратора данную группу нужно допол-
Х
Х
Х
Х
нить еще двумя устройствами. Для этого нужно использовать два незадействованных выхода первого дешифратора. Два старших разряда ад-
реса
входам
разряды адреса
када, но открытым по входу
надлежать единственный из всех восьми возбужденный вход.
и
8
расшифровываются первым дешифратором, который по
4
Е управляет двумя дешифраторами второго каскада. Младшие
и
2
поступают на все дешифраторы второго кас-
1
Е оказывается лишь один. Ему и будет при-
Одним из распространенных применений дешифратора является управление работой семисег-
a
ментного индикатора (табло часов в метро, табло
на стадионах и т. п.). Семисегментный индикатор
используется, как правило, для отображения деся-
f
b
тичных цифр. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов приведено на
g
рис. 4.37.
Для изображения на таком индикаторе цифры 0
достаточно зажечь
ражения цифры 1 зажигают сегменты
сегменты a, b, с, d, e, f. Для изоб-
b и с. Точно
таким же образом можно получить изображения
всех остальных десятичных цифр. Все комбинации
таких изображений получили название семисег-
e
Рис. 4.37
c
d
ментного кода.
Составляется таблица истинности дешифратора, которая позволяет
преобразовать двоичный код в семисегментный. Конкретное значение
сигналов на выходе дешифратора (0 или 1) зависит от схемы подключения сегментов индикатора к выходу микросхемы.
149
Лекция № 17
Х0 Х1 D3 D2 D1 D
Е
М
4.7. МУЛЬТИПЛЕКСОР (MULTIPLEXОR)
Это функциональный узел, осуществляющий подключение (коммутацию) одного из нескольких входов к выходу. Номер выбранного входа
соответствует коду, поданному на адресные входы мультиплексора.
Условное обозначение мультиплексора показано на рис. 4.38. Вход
разрешающий: при
нии, при
Е = 0 мультиплексор заперт.
Термином
Е = 1 мультиплексор находится в рабочем состоя-
мультиплексирование называют процесс передачи дан-
ных от нескольких источников по общему каналу. Любое устройство,
осуществляющее на передающей стороне операцию сведения данных в
один канал, принято называть мультиплексором. Это название исторически закрепилось, например, и за схемой, приведенной на рис. 4.39.
D
0
Е –
1
Y
Адрес
Данные
Разрешение
Х
0
Y
D
1
D
2
D
3
Х
0
Х
1
DС
0
0
1
2
1
3
Е
Рис. 4.38 Рис. 4.39
Но эта же схема может выполнять и еще одну распространенную
операцию – выбор, селекцию данных из определенного, указанного адресным кодом источника. Любое устройство, выполняющее операцию
селекции, называют
селектором. И схема, показанная на этом рисунке,
может выполнить данную функцию. Кроме того, поскольку эта схема
150
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]