7. Реалізація логічної функції на основі мультиплексора

Мультиплексор – це базовий вузол, який забезпечує керовану передачу інформації від одного з багатьох інформаційних входів на один вихід. Традиційне застосування мультиплексорів полягає в керованій передачі даних від кількох вхідних каналів в один вихідний канал. Кожен з вхідних каналів почергово підключається до вихідного під керуванням адресних сигналів. Крім того, мультиплексори можуть застосовуватись у режимі універсальних логічних модулів. Входи мультиплексора розділяються на дві групи: інформаційні і керуючі (адресні та стробові).

Адресні входи мультиплексора визначають номер інформаційного входу, з якого інформація передається на вихід. В серіях мікросхем зустрічаються мультиплексори „4–1”, „8–1”, „16–1”. Мультиплексори на більшу кількість входів, як правило, необхідно будувати з мультиплек­сорів меншої розмірності. Мультиплексори, що випускаються у вигляді інтегральних схем, часто виконуються з інверсним виходом і додат­ковими стробовими входами. Якщо на стробових входах активні значення, то мультиплексор буде передавати інформацію, якщо ні – не буде і на виході наявним буде пасивне значення.

Мультиплексори серійно випускаються у вигляді інтегральних схем середнього ступеня інтеграції. Найбільш поширеними типами мультиплексорів є: КП5 (8–1), що має інверсний вихід, КП7 (8–1), що має прямий та інверсний виходи та стробовий вхід, КП1 (16–1), що має інверсний вихід та стробовий вхід.

Для прикладу реалізуємо логічну функцію з використанням мультиплексора на 16 каналів з інверсним виходом та інверсним стробовим входом (КП1 – 74150), умовне позначення якого показано на рис. 2.13.

Рисунок 2.13 – Умовне позначення мультиплексора КП1

В мультиплексорі E0, E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11, E12, E13, E14, E15 – інформаційні входи, A, B, C, D – адресні входи, G –стробовий вхід, W –інформаційний вихід.

Для реалізації логічної функції Y=X1+X1X2X3X4 на мультип­лексорі необхідно створити таблицю зі всіма комбінаціями сигналів на адресних входах, котрі будуть подаватися на мультиплексор (табл. 2.4). У зв’язку з тим, що даний мультиплексор має інверсний вихід та для зменшення затримки значення сигналів, котрі повинні подаватися на керуючі входи мультиплексора, інформаційні входи повинні змінити свій логічний зміст. Для того, щоб мультиплексор працював, тобто реалізовував функцію, необхідно на інверсний стробовий вхід подати значення сигналу 0.

Таблиця 2.4 – Значення сигналів на інформаційних входах

EN	X4	X3	X2	X1	Y
E0	0	0	0	0	1
E1	0	0	0	1	0
E2	0	0	1	0	1
E3	0	0	1	1	1
E4	0	1	0	0	1
E5	0	1	0	1	0
E6	0	1	1	0	1
E7	0	1	1	1	0
E8	1	0	0	0	1
E9	1	0	0	1	0
E10	1	0	1	0	1
E11	1	0	1	1	0
E12	1	1	0	0	1
E13	1	1	0	1	0
E14	1	1	1	0	1
E15	1	1	1	1	0

Зображення мультиплексора КП1 в середовищі OrCAD показано на рис. 2.14.

Рисунок 2.14 – Зображення мультиплексора КП1 в середовищі OrCAD

Часова діаграма робочого режиму мультиплексора показана на рис. 2.15.

Рисунок 2.15 – Часова діаграма робочого режиму мультиплексора

Група Р, яка містить в собі вхідні сигнали a, b, c, d чітко показує, як змінюється значення функції при зміні вхідних сигналів.

Затримка визначається як час запізнення зміни сигналу на інформаційному виході схеми відносно зміни сигналу на фронтах керуючих входів.

Мінімальний період, при якому схема не дає хибних сигналів, визначається з відповідної часової діаграми при відповідному заданні вхідних сигналів. При зменшенні періоду вихідний сигнал буде невизна­чений.

У пояснювальній записці має міститись зображення мультип­лексора у середовищі OrCAD, схема реалізації відповідної логічної функції на основі мультиплексора, таблиця значення сигналів, відповідні часові діаграми та визначені параметри.