1.2 Синтез комбінаційних схем на мультиплексорах

В складі різних інтегральних мікросхем, які використовуються в залізничній автоматиці, є елементи середньої степені інтеграції – мультиплексори.

Мультилексор – багатовходовий логічний елемент з одним виходом, призначений для почергового включення однієї лінії передачі війкової

інформації до загального входу.

В залежності від кількості інформаційних входів розрізняють мультиплексори: К4 – 1, К8 – 1, К16 – 1.

Входи мультиплексора розділяють на:

- Керуючі;

- Інформаційні;

- Стробуючий.

Інформаційні входи позначаються: В₀, В₁, . . . . і т.д., в залежності від мультиплексора (К4 – 1, К8 – 1 і К16 - 1). Керуючі входи позначаються: А₀, А₁, . . .і т.д., це також залежить від мультиксора. Стробуючий вхід позначається: С.

Вихід мультиплексора позначається: Q.

Якщо на інформаційний вхід подається одна із змінних, а на керуючі входи А₀ і А₁ (мультиплексори К4 – 1 ) комбінація „0 – 0”, а на стробуючий – „0”, то вхід В₀ підключається до виходу. При подачі будь – якого двійкового коду, розрядність якого залежить від кількості керуючих входів, на керуючі входи мультиплексора, то до виходу підключається той вхід, номер якого еквівалентний двійковому коду.

Таким чином, двійкова кодова комбінація, яка подається на керуючі входи мультиплексора і додатковий сигнал на стробуючий вхід, дозволяє з’єднати інформацію на одній шині, шляхом підключення до неї інформаційних входів В0, В1, В2, В3.

Побудуємо схему на чотирьох мультиплексорах К4 – 1.

Застосовую аксіоми і закони алгебри логіки, отримую ДНФ логічної функцій:

Спираюсь на аксіоми і закони алгебри логіки, отримую F_дднф.

По отриманій функції складаю таблицю істинності

Таблиця 2:

	X1	X2	X3	X4	X5	F12	B
0	0	0	0	0	0	1	B0=1
1	0	0	0	0	1	1
2	0	0	0	1	0	1	B1=1
3	0	0	0	1	1	1
4	0	0	1	0	0	1	B2 = 1
5	0	0	1	0	1	1
6	0	0	1	1	0	1	B3 = 1
7	0	0	1	1	1	1

Продовження таблиці 2:

	X1	X2	X3	X4	X5	F12	B
8	0	1	0	0	0	1	В’0 = х5
9	0	1	0	0	1	0
10	0	1	0	1	0	1	В’1 = х5
11	0	1	0	1	1	0
12	0	1	1	0	0	1	В’2 = 1
13	0	1	1	0	1	1
14	0	1	1	1	0	0	В’3 = х5
15	0	1	1	1	1	1
16	1	0	0	0	0	1	В”0 = 1
17	1	0	0	0	1	1
18	1	0	0	1	0	1	В”1 = 1
19	1	0	0	1	1	1
20	1	0	1	0	0	1	В”2 = 1
21	1	0	1	0	1	1
22	1	0	1	1	0	1	В”3 = 1
23	1	0	1	1	1	1
24	1	1	0	0	0	1	В’”0 = 1
25	1	1	0	0	1	1
26	1	1	0	1	0	1	В’”1 = 1
27	1	1	0	1	1	1
28	1	1	1	0	0	1	В’”2 = 1
29	1	1	1	0	1	1
30	1	1	1	1	0	1	В’”3 = 1
31	1	1	1	1	1	1

Для реалізації на чотирьох мультиплексорах К4 – 1 функцію п’яти незалежних змінних необхідно: на стробуючі входи подати;

На 1 – й С₁ = х₁∙х₂;

На 2 – й С₂ = х₁∙х₂;

На 3 – й С₃ = х₁∙х₂;

На 4 – й С₄ = х₁∙х₂;

На керуючі входи подаю: на вхід А₀ – змінну х₄, а на вхід А₁ – змінну х₃;

На інформаційні входи подаю сигнали, отримані шляхом оцінки стовбців значень функції F₁₂ зі стовпчиком змінної х_5.

Виходи мультиплексорів об’єдную, використовуючи елементи І – НІ.

Роботу по черговості комутаторів можна показати таблицею істинності.

Таблиця 3:

№	Х1	Х2	С1	С2	С3	С4
0	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0
2	1	0	0	0	1	0
3	1	1	0	0	0	1

Для реалізації функції F₁₂ на мультиплексорах та мікросхемах, для цього її F_мднф приводжу до вигляду:

Так як функції F_мднф і F_мкнф реалізуються за допомогою однакової кількості елементів беру одну з них і реалізую на мікросхемі. (Рисунок 2)

Рисунок 2 – Синтез комбінаційних схем на 4 мультиплексорах

Для реалізації на п’яти комутаторах К4 – 1 функції п’яти незалежних змінних роблю наступне:

1. на стробуючий вхід кожного комутатора подаю «1», крім п’ятого на його стробуючий вхід подаю Х₁;

2. на керуючі входи, як і в попередній схемі, подаю змінні Х₃ і Х₄, на п’ятий – Х₁Х₂;

Сигнали на інформаційних входах такі як і на схемі з чотирма комутаторами. На вхід В₀ п’ятого комутатора подаю вихід першого, на В₁ – вихід другого і т.д.. Значення функції знімаю з виходу останнього мультиплексора. (Рисунок 3)

Рисунок 3 – Синтез комбінаційних схем на 5 мультиплексорах