50. Комбінаційні логічні пристрої. Типові функціональні вузли цифрових комбінаційних логічних пристроів
При построении лог. устр-в обычно не пользуются ф-но полной системой лог. элементов («и», «или», «не»), а пользуются, например, ф-но полной системой элементов включающей «и-не» (или/и «или-не»)число входов этих элементов задаётся.
Поэтому вопрос синтеза ЛУ в заданом базисе имеет большое практическое значение.
Если требуется привести ФАЛ к базису лог-го элемента «и-не» , то ф-я преобразуется к виду содержащему только операции лог. умножения и инверсии. Далее переписываем через условные обозначения операции «и-не». Аналогично поступают с ФАЛ при приведении к базису от элемента «или-не»
Особенности построения лог. устройств на реальной элементной базе.
Число вх. лог. элемента м. б. больше или меньше числа переменных. Приемы решения этих противо-речий: 1-е число вх. ЛЭ > числа переменных. Тут можно исполь-зовать понятия активного и пас-сивного лог. уровней, а именно при подачи на лишние входы пассивных лог. уровней результат никак не изменится.
Второй способ – это способ базирущийся на теоремах алгебры логики:
х+х=х х*х=х
При подаче на несколько входов одной и той-же переменной результат не изменится.
2-е Число вх. лог. Элемента < требуемого числа.
Активные и пассивные логические уровни.
Активным лог. уровнем называют такое значение вх переменной, кото-рое однозначно определяет выход-ной сигнал лог. элемента.
Для определения акт. лог. уровней элементов «и», «или», «и-не» и «или-не» нарисуем таблицу истинности для этих элементов:
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Из табл видно, что для «и-не» акт. лог. уровнем явл. сигнал лог. «0». т.к. наличие этого сигнала хотябы на одном из входов этого элемента однозначно определяет вых. «1». Сигнал лог. «1» для этого элемента определяется как пассивный.
Преобразовать ФАЛ к базису «2ИЛИ-НЕ»
Типовые функциональные узлы комбинационных лог. устройств.
Мультиплексоры.
Мультиплексором называется комбинационное лог. устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один выходной канал.
Мультиплексор осуществляет подключение различных источников инф-и к одному приёмнику по заданной команде т.е. информация разделённая в пространстве преобразуется к виду с разделением по времени.
Схема имеет один выход и две группы входов: информационные и адресные. Код на адресном входе определяет какой из инфо входов в данный момент подключён к выходу. Если число адресных входов n, то число инфо 2n . Также часто имеется ещё и разрешающий вход.
Запишем ФАЛ данного устройства и реализуем его.
E |
A1 |
A0 |
Q |
|
1 |
* |
* |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
D0 |
|
0 |
0 |
1 |
D1 |
|
0 |
1 |
0 |
D2 |
|
0 |
1 |
1 |
D3 |
|
В
соответствии с ФАЛ стр-ра лог. устр-ва
имеет следующий вид:
Мультиплексорное дерево.
Число информационных входов реально выпускаемых промышленностью микросхем мультиплексоров не превышает 16-ти. Поэтому в случае необходимости иметь большее число входов, из имеющихся микросхем строят структуру так назыв. мультиплексорного дерева .
Проиллюстрируем его построение на примере устройства с 16-тью инфными входами на основе 4-х входовых мультиплексоров. Устрой-ство содержит мультиплексоры 1-го и 2-го уровней.
1-го уровня управляются младшими разрядами адресного слова, 2-го – старшими.
Таким
способом можно строить устройства с
любым кол-вом входов. При этом необходимо
чтобы мультиплексоры одного уровня
имели одинаковые числа информа-ционных
входов, а разных – разные.
Демультиплексоры.
Демультиплексор – комбинационное логическое уср-во предназначенное для управляемой передачи данных от одного источника информации в несколько выходных каналов.
Имеют один инф. вход, n адресных входов и 2n выходов.
Таблица истиности на 1-н инф. вход, 2 адресных входа, вход разрешения работы имеет вид:
E |
A1 |
A0 |
1 |
* |
* |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
D |
Условное графическое обозначение:
Демультиплексорное дерево.
При необходимости увеличения числа выходов можно построить структуру демультиплексорного дерева. Демультиплексоры 1-го уровня управляются младшими разрядями адресного слова, а 2-го уровня – старшими.
