Вводый курс цифровой электроники (К.Фрике, 2003)

8.3. Упраоюненил 231

•Поэтому характеризующие состояние переменные z'^^^ могут изменяться только после окончания действующего интервала. Время ^1 должно быть больше 0.

•При отсутствии смещения тактового сигнала действующий ин­ тервал и интервал опрокидывания должны максимально пере­ крываться вокруг минимального времени задержки tmin- При большом смещении тактового сигнала это условие можно вы­ полнить только с триггерами, управляемыми двумя фронта­ ми. С помощью выбора коэффициента заполнения тактовых импульсов эти интервалы времени могут варьироваться в ши­ роких пределах.

•После окончания интервала опрокидывания логическая схема должна вычислить новые входные переменные для блоков ЗУ. Этот процесс должен быть окончен, включая все переходные явления, к моменту начала следующего действующего интер­ вала.

Поэтому второе условие реализации обратной связи гласит:

Эти условия можно понять более подробно, если учесть разли­ чия между величинами времени задержки сигналов в логиче­ ских схемах SN1 и SN2.

Теперь рассмотрим условия для выходных функций у в логиче­ ской схеме SN1. Если время задержки этой логической схемы равно времени задержки SN1, выходные сигналы у будут действительны в то же время, что и z^^^. Это обстоятельство может быть ис­ пользовано для того, чтобы выходной сигнал у подать в буферные блоки ЗУ, чтобы выходные величины были готовы к стабильному использованию синхронно по отношению к х'^ и z'^ (рис. 8.12).

8.3. Упражнения

Квитанция на парковку выдается с выходным сигналом 5 = 1 , одновременно механически запирается прием монет. В других слу­ чаях вброс возможен. С сигналом Я = 1 возвращается монета в 50 центов

а) Выдайте диаграмму состояний и соответствующую ей табли­ цу последовательности состояний.

б) Определите переходные функции и выходные функции.

9,1. Мультиплексор

В качестве примера на рис. 9.1 показан схемный элемент 74151. Этот мультиплексор обозначается как мультиплексор 8:1, так как с его помощью 8 различных входов li могут быть на выбор подсоеди­ нены к одному выходу у. В КМОП-версии данный схемный элемент реализуется с помощью проходных вентилей (transmission gates), с помощью селективных входов ^2, :г:1, XQ выбирается один /^ вход. По­ сле стабилизации адресных сигналов и сигналов данных выбранный вход может быть подключен с помощью активирующего сигнала -I JE ( enable, разрешающий). Выход у остается в состоянии О, пока -iE = 1. При -1 £? = О выбранный выход подключается.

Данный схемный элемент вьшолняет следующую логическую функцию:

XQIQ V -> Х2-^ XIXQII V -« X2Xi-^Xol2 V -> X2XiXoh\/

У X2-^Xi-^Xol4 V Х2 XIXQI^ V Х2Х1-^Хо1б V X2XiX()l7)

(9.1)

Показанный на рис. 9.1 логический символ 8:1-мультиплексора 74151 обозначен надписью MUX. Функция мультиплексора описыва­ ется зависимостью U(G) селективных входов Xi и входов данных Д. Селективные входы пронумерованы от О для XQ ДО 2 для Х2'

Таблица 9.1. Таблица истинности 8:1-мультиплексора 74151 {х является произвольной величиной G {0,1})

9.1.1.Реализация функций мультиплексора

Мультиплексор можно использовать для реализации логических функ­ ций. Покажем это на примере. Подлежащая реализации логическая функция задана диаграммой Карно, показанной на рис. 9.2. Исполь­ зуется мультиплексор 8:1.

Глава 9. Мультиплексоры и преобразователи кода

подаются по одной функции DNF (или KNF), образованные дву­ мя другими переменными. Пример показан на рис. 9.4. Если подать на селективные входы мультиплексора жз и 0:2, подача сигналов на входы данных будет особенно простым.

В этом случае можно обойтись одним 4:1-мультиплексором, без дополнительных вентилей (рис. 9.5). Если к селективным входам под­ вести XI и ггб, то в этом варианте к входам данных необходимо подключить дополнительные вентили.

MUX

-,£-dEN

?н р—^^

О — ^

41 b

Рис . 9.5. Включение мультиплексора для реализации функции, определен­ ной на рис. 9.4.

9.2. Преобразователь кода

Преобразователь кода представляет собой схему, которая преобра­ зует слова, соответствующие коду 1, подаваемые на т входов, в сло­ во из другого кода, кода 2.

В этом случае кодовое слово на выходе имеет длину п бит. В логи­ ческом символе, приведенном на рис 9.6, оба кода указаны в надписи.

Рис . 9.6. Логический символ преобразователя кода

Преобразователь кода применяется в следующих областях:

—для трансформации, например, двоично-десятичного кода в шестнадцатиричный код;

9,2. Преобразователь кода 239

для генерации наборов функций;

в качестве демультиплексеров. Как разъясняется ниже, демультиплексер является противоположностью мультиплексера. Он служит А^ля того, чтобы направить данные с одного информа­ ционного канала многим адресатам.

Уб

&•

Р и с . 9.7. Структурная схема и логический символ преобразователя 7442 двоично-десятичного кода в десятичный код

9.2.1.Преобразователь двоично-десятичного кода в десятичный код 7442

Вкачестве примера на рис. 9.7 представлен преобразователь кода

7442. Он преобразует двоично-десятичный код в код 1 из 10. Код 1 из 10 является кодом, слова которого имеют свойство, заключа­ ющиеся в том, что все разряды, кроме одного, имеют значение 1. Преобразователь кода имеет 4 входа и 10 выходов. В исходном со­ стоянии выходы находятся в состоянии 1 и в случае выборки пере­ ключатся на 0.

Каждый выходной сигнал реализует соответствующие макстермы.

Функцию можно интерпретировать также и как, реализующую на каждом выходе соответствующий инвертированный минтерм: