Контрольные вопросы и задания

1. Что такое мультиплексор, каково его назначение?

2. Подготовьте схему и проведите испытания ИМС 74151, для чего на входы 1 и 2,3 и 4 подайте постоянный уровни сигналов логического нуля и единицы соответственно, а на остальные информационные, адресные и вход управления – в такой комбинации, чтобы при каждом шаге информация передавалась последовательно через шаг с первого по восьмой каналы. Для индикации состояния выходов используйте логический анализатор.

3. Используя методику анализа двухканального мультиплексора, с помощью логического преобразователя исследуйте внутреннюю структуру ИМС сдвоенного четырехканального мультиплексора 74153 с обозначениями выводов: А, В — адресные входы, 1G, 2G — инверсные входы разрешения первого и второго мультиплексоров, 1С0...1СЗ и 2С0...2СЗ, 1Y и 2Y — входы и выходы первого и второго мультиплексоров соответственно.

4. Используя логический преобразователь, проведите исследование мультиплексора на рис.21

5. Используя логический преобразователь, проведите исследование мультиплексора на рис.22

6. Используя схему на рис.21, составить схему четырехканального мультиплексора, для каскадирования использовать входы ОЕ для управления по старшему адресу.

7. Что такое демультиплексор, для решения каких задач его можно применить?

8. Используя логический преобразователь, проведите исследование демультиплексора, схема которого представлена на рис.23.

9. На объекте управления, связанном с удаленной управляющей ЭВМ двухпроводной линией связи, расположены восемь датчиков и такое же количество исполняющих устройств (электродвигателей, электромагнитов и так далее). Где в такой системе управления необходимо поставить мультиплексор и демультиплексор? Какие требования предъявляются к форме сигналов датчиков и исполнительных устройств?

5. Шифраторы и дешифраторы

Шифраторы (кодеры) используются чаще всего для преобразования десятичных чисел в двоичный или двоично-десятичный код, например, в микрокалькуляторах, в которых нажатие десятичной клавиши соответствует генерации соответствующего двоичного кода.

Электромеханический аналоги шифратора для кодирования десятичных чисел 1-7 в двоичный код на рис.24 содержит «кнопки» указанных цифр в виде одинарных, сдвоенных или строенных переключателей, управляемых цифровыми клавишами клавиатуры. Состояние «кнопок» включена/выключена устанавливается тактовыми импульсами опроса от источника однополярных импульсов Ut и на выходе шифратора индуцируется логическими пробниками для двоичного кода и алфавитно-цифровым индикатором для десятичного кода.

Рис.24

Поскольку возможно нажатие сразу нескольких клавиш, в шифраторах используется принцип приоритета старшего разряда, т.е. при нажатии клавиш 9, 5 и 2 на выходе шифратора будет генерироваться код 1001, соответствующий цифре 9. Следует отметить, что шифраторы как отдельный класс функциональных устройств, представлены в наиболее богатой ТТЛ-серии всего двумя ИМС — 74147 и 74148, причем последняя ИМС имеется и в библиотеке программы EWB.

На рис.25 приведена схема включения ИМС 74148. Назначение выводов ИМС 74148: О...7 — входы; АО, Al, A2 — выходы; El — вход разрешения; ЕО, GS — выходы для каскадирования шифраторов. При моделировании необходимо обратить внимание на реализацию принципа приоритета старшего входа: если, например, на входы поступает код 0ХХХХХХХ (Х – любое из значений 0 или 1), то приоритет будет отдан старшему разряду, то есть код на выходах будет 000. Замечу, что все входы и выходы — инверсные (на функциональной схеме ИМС в программе EWB они ошибочно показаны прямыми). На рис.25 показан результат обработки кода 11000000.

Рис.25

Дешифратор (декодер) —устройство с несколькими входами и выходами, у которого определенным комбинациям входных сигналов соответствует активное состояние одного из выходов, т.е. дешифратор является обращенным по входам де-мультиплексором, у которого адресные входы стали информационными, а бывший информационный вход стал входом разрешения. Поэтому часто дешифраторы называют дешифраторами-демультиплексорами и наоборот.

Дешифраторы и демультиплексоры в виде серийных ИМС средней степени интеграции широко используются в информационно-измерительной технике и микропроцессорных системах управления, в частности, в качестве коммутаторов-распределителей информационных сигналов и синхроимпульсов, для демультиплексирования данных и адресной логики в запоминающих устройствах, а также для преобразования двоично-десятичного кода в десятичный с целью управления индикаторными и печатающими устройствами.

Дешифраторы как изделия электронной техники имеют 4, 8, 16 выходов. Если требуется больше - дешифраторы наращиваются в систему.

Рис.26

На рис.26 приведена схема дешифратора 2х4. Она содержит три инвертора U1-U2, и четыре элемента 3И-НЕ U4-U7. Входы 2^0 и 2^1 – адресные, G` - вход разрешения (активный уровень – сигнал логического нуля), 0-3 – инверсные выходы.

Заметим, что в серийных ИМС дешифраторов универсального типа выходы всегда инверсные, то есть в исходном состоянии на его выходах всегда сигнала логической единицы. Это вызвано тем, что они чаще всего используются в адресных селекторах для выбора того или иного устройства (например, микросхемы ОЗУ), в которых сигнал выбора, как правило, должен иметь низкий уровень.

Рис.27

В качестве примера на рис.27 приведена ИМС дешифратора 74154 (отечественный аналог К155ИДЗ). ИМС 74154 имеет четыре адресных входа А, В, С, D, два входа разрешения Gl, G2 и шестнадцать выходов 0... 15 (выходы не прямые, как ошибочно обозначено в EWB, а инверсные, т.е. в исходном состоянии на выходах сигнал логической единицы). В режиме дешифратора с генератора слова на входы Gl, G2 подается 0, а на адресные входы — код в диапазоне 0000...1111. В режиме демультиплексора один из разрешающих входов, например G1, используется в качестве информационного. Информационный сигнал в виде логического 0 с этого выхода распределяется по выходам 0... 15 в соответствии с состоянием адресных входов, т.е. режимы дешифратора и демультиплексора практически неразличимы.