- •«Теория дискретных устройств автоматики и телемеханики в электроснабжении» курс лекций
- •Введение
- •1. Математическое описание дискретных устройств
- •1.1. Системы счисления
- •1.2. Дискретные сигналы
- •1.3. Логические константы и переменные. Логические операции. Логические элементы
- •1.4. Классификация логических устройств
- •1.5. Способы записи функций алгебры логики
- •1.6. Структурная схема логического устройства
- •1.7. Принцип двойственности
- •1.8. Теоремы алгебры логики
- •2. Минимизация функций алгебры логики
- •2.1. Цель минимизации фал
- •2.2. Способ представления фал с использованием карт Вейча – Карно
- •2.3. Минимизация полностью определённой фал
- •2.4. Минимизация недоопределённой фал
- •2.5. Минимизация системы фал
- •3. Техническая реализация логических устройств на реальной элементной базе
- •3.1. Техническая реализация лу на электромагнитных реле
- •3.2. Техническая реализация лу на базе диодной матрицы
- •3.3. Техническая реализация лу на цифровых микросхемах
- •4. Типовые функциональные узлы комбинационных логических устройств
- •4.1. Мультиплексор
- •4.2. Демультиплексор
- •4.3. Шифратор
- •4.4. Дешифратор
- •4.5. Цифровой компаратор
- •4.6. Функция «Исключающее или»
- •4.7. Логические элементы, реализующие сложные функции
- •5. Триггеры
- •5.1. Асинхронный rs-триггер
- •5.2. Синхронный rs-триггер
- •5.3. D-триггер
- •5.4. Т-триггер
- •5.5. Двухступенчатый т-триггер
- •5.6. Двухступенчатый синхронный jk-триггер
- •5.7. Триггер с динамическим управлением
- •6. Счётчики
- •6.1. Двоичный суммирующий счётчик
- •6.2. Двоичный вычитающий счётчик
- •6.3. Двоично-кодированный счётчик
4.3. Шифратор
Шифратором или кодером называется логическое устройство для преобразования десятичного кода в двоичный, то есть шифратор может иметь 4, 8, 10, или 16 входов и соответственно 2, 3 или 4 выхода.
Рассмотрим шифратор, преобразующий числа от 0 до 9 (10 входов) на 4 выхода (n = 4), сигналы на которых представлены в двоично-десятичном коде 1, 2, 4, 8 (1 = 20; 2 = 21; 4 = 22; 8 = 23). Так как число входов меньше чем 2n, такой шифратор называется неполным.
Работа шифратора описывается таблицей истинности (таблица 4.3).
Таблица 4.3
Таблица истинности шифратора
X9 |
X8 |
X7 |
X6 |
X5 |
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
X0 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Из таблицы истинности можно записать систему уравнений ФАЛ шифратора:
(4.3)
При анализе выражения (4.3) видно, что минимизировать такую систему функций невозможно. Поэтому для технической реализации шифратора потребуется один ЛЭ 5ИЛИ, два ЛЭ 4ИЛИ и один ЛЭ 2ИЛИ. В п. 3.3 было отмечено, что ЛЭ, имеющих пять входов, не существует (есть 4 или 8 входов). Чтобы не загромождать схему преобразованиями, изобразим элемент для получения выхода Q0 условно (как 5ИЛИ). Следует также отметить, что сигнал входа шифратора Х0 не участвует в формировании выходных сигналов. Схема шифратора представлена на рис. 4.5.
|
Рис. 4.5. Схема шифратора
При работе шифратора активный входной сигнал может присутствовать только на одном входе. Если активных входных сигналов будет два или больше, работа шифратора нарушится.
На принципиальных электрических схемах логических устройств шифратор изображается условным графическим обозначением. Пример условного графического обозначения шифратора представлен на рис. 4.6.
|
Рис. 4.6. Условное графическое изображение шифратора
Ввиду простой схемы и ограниченности решаемой задачи – преобразования десятичного кода в двоичный, техническая реализация шифратора на микросхемах не выпускается. При необходимости шифраторы выполняют на элементах ИЛИ-НЕ с дополнительными инверторами на выходе, либо на элементах И-НЕ, применяя к выражению (4.3) принцип двойственности. В некоторых схемах шифраторы выполняют на контактах реле, диодной матрице или на контактах декадных галетных переключателей.