8. Комбинационные микросхемы.

Комбинационными называют функциональные узлы, которые не содержат элементов памяти (триггеров). К этому классу функциональных узлов относятся логические ИС, дешифраторы, шифраторы, устройства сравнения, сумматоры, преобразователи кодов, муль­типлексоры и демультиплексоры.

Логические ИС выполняют операции конъюнкции (И), дизъюнкции (ИЛИ), инверсии (НЕ) и более сложные логические операции И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ и др.

Дешифратором называется преобразователь кода, в котором при поступлении на вход определённого символа двоичного кода возбуждается один из выходов. Количества входов и выходов полного дешифратора, т.е. дешифратора, использующего все комбинации двоичного кода, связаны соотношением: N=2^m, где N – число выходов дешифратора; m – число двоичных входов. Существуют следующие виды дешифраторов: матричные, пирамидальные, прямоугольные. Матричные дешифраторы являются базовым видом дешифраторов, на основании этих устройств могут быть построены все остальные типы дешифраторов. В прямоугольных - осуществляется ступенчатая дешифрация. Входное слово разбивается на группы разрядов и каждая из групп обрабатывается матричным дешифратором. На второй ступени дешифрации (конечной или промежуточной) образуется произведение сигналов, поступающих из первой ступени. Особенностью пирамидальных дешифраторов является легкость наращивания количества входов, недостатком – аппаратная избыточность.

Шифратор выполняет функции, обратные дешифратору. Если в дешифраторе сигнал подается на несколько входов и возбуждает только один выход, то в шифраторе сигнал поступает только на один вход, образуя двоичный код на нескольких выходах.

Устройство сравнения (цифровой компаратор) выполняет операцию сравне­ния двух кодов А={а_m-1…a₁a₀}, В={b_m-1…b₁b₀ } и формирует признак результата сравнения в виде напряжения высокого уровня на одном из выходов.

Сумматором называется устройство, образующее сумму двух чисел, представленных сигналами на его входах. Существующие сумматоры можно классифицировать по ряду различных признаков – по способу реализации суммирующей схемы, по способу обработки многоразрядных чисел, по способу реализации переноса и т.д. Операция суммирования осуществляется в сумматорах поразрядно с использованием одноразрядных суммирующих схем. При этом в каждом требуется выполнить сложение трех двоичных цифр: цифры данного разряда первого слагаемого x_i , цифры этого же разряда второго слагаемого y_i и цифры переноса P_i из соседнего младшего разряда.

Преобразователем кодов называется устройство для автоматического изменения по заданному алгоритму соответствия между входными и выходными кодами без изменения их смыслового содержания. В зависимости от входных и выходных кодов преобразователи могут быть классифицированы по различным признакам – по числу символов алфавита, по виду электрического сигнала, по способу передачи элементарных сигналов, по степени достоверности и т.п.

Мультиплексоры и демультиплексоры – цифровые многопозиционные переключатели, по другому, коммутаторы. Мультиплексоры предназначены для коммутации в желаемом порядке информации, поступающей с нескольких входных шин на одну выходную.

Мультиплексоры обладают двумя группами входов и одним, реже двумя взаимодополняющими выходами. Одни входы информационные, а другие служат для управления, к ним относятся: адресные и разрешающие входы. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то число информационных входов будет равно 2ⁿ. Набор сигналов на адресных входах определяет конкретный информационный вход, который будет соединен с выходом. Разрешающий вход управляет одновременно всеми информационными входами независимо от состояния адресных входов. Запрещающий сигнал на этом входе блокирует действие всего устройства. Наличие разрешающего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора, позволяя синхронизировать его работу с работой других узлов. Разрешающий вход употребляется также для наращивания разрядности мультиплексоров.

Демультиплексоры в функциональном отношении противоположны мультиплексорам. Здесь сигналы с одного информационного входа распределяются в желаемой последовательности по нескольким выходам. Выбор нужной выходной шины, как и в мультиплексоре, обеспечивается кодом на адресных входах. При m адресных входах мультиплексор может иметь, в зависимости от конструкции, до 2^m выходов.