1. Мультиплексор из 4 в 1.

Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду (это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный), (цифровые многопозиционные переключатели, по-другому, коммутаторы). У мультиплексора может быть, например, 16 информационных входов, 4 управляющих входа (входа селекции) и один выход. Это означает, что если к этим 16 входам присоединены 16 источников цифровых сигналов – генераторов последовательных цифровых слов, то байты от любого из генераторов можно передавать в единственный выходной провод. Для этого нужный нам вход требуется выбрать, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четвертой степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Мультиплексоры способны выбирать (селектировать) определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Мультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Без применения мультиплексоров невозможно построить высокоскоростные сети связи, эффективно резервировать передаваемый по сетям трафик и масштабировать эксплуатируемые сети.

D0-D3 информационными входами.

А0-А1 адресными входами.

2. ЦАП с делителем типа R-2R. ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.

Многозвенная схема типа R-2R состоит из нескольких последовательно вклю­ченных резисторов R₁₂, R₂₃ и R₃₄ с сопротивлением R и ряда параллельно вклю­ченных резисторов R₁, R₂, R₃, R₄ с сопро­тивлением 2R. Выходной согласующий рези­стор R_C имеет сопротивление 2R.

Переключатели располагаются последовательно с па­раллельно включенными резисторами, и ток в каждой параллельной ветви схемы направ­лен или к суммирующей точке усилителя (в виртуальную "землю"), или к общей ли­нии, которая заземлена.

Работу схемы типа R-2R легче понять, если проанализировать ее в "обратном на­правлении" и записать (15.7):

Поскольку R₄ и R_C равны и включены параллельно, их общее сопротивление со­ставляет R₃₄, следовательно (15.9):

К роме того, R₃ = R₄, а ток через резистор R з (15.9):

Продолжая рассуждения подобным обра­зом, получаем (15.10-12):

С ледовательно, токи через параллельные ветви и напряжения в узлах образуют про­грессию. Очевидно, что на характер этой про­грессии не влияет количество "ячеек", будь их 4,10 или 12.

Управляемые переключателями двоично-взвешенные токи I₁ - I₄ вносят свой вклад в общий ток или, проходя через операционный усилитель, в выходное напряжение. Если счи­тать, что переключатели, находящиеся в состоя­нии, соответствующем 1, направляют токи в линию суммирующей точки, а в состоянии, соответствующем 0, - в общую линию, то ток в общей линии является дополнением тока в линии суммирующей точки. В случае биполярного сигнала ток общей линии пода­ется вместо земли на суммирующую точку второго инвертирующего операционного уси­лителя.

В КМОП-переключателях транзисторы VT1и VT2, VT4 и VT5, VT6 и V7 представляют собой набор логических инверторов. Транзи­сторы VTS и VT9 осуществляют аналоговую коммутацию. Транзистор VT3 обеспечивает положительную обратную связь, ускоряющую переключение. Поскольку напряжения в точ­ках В и С находятся в противофазе, переклю­чающие транзисторы включаются не в фазе: когда транзистор VT8 заперт, транзистор VT9 находится в проводящем состоянии.

На практике необходимо учитывать со­противления замкнутых переключателей (Rвкл), действующих последовательно с со­противлениями Ri параллельно включенных резисторов. Если значением Rвкл нельзя пре­небречь по сравнению с Ri, то ЦАП может оказаться нелинейным. Ситуацию легко ис­править, построив переключатели таким об­разом, чтобы Rвкл возрастало от ветви к вет­ви в двоичной прогрессии. Поскольку токи убывают в двоичной прогрессии, падение на­пряжения на всех Rвкл будет одинаковым, и в результате погрешность вычисления ока­жется незначительной.

Показанная схема может работать от логи­ческих уровней ТТЛ или КМОП. Диоды VD1 и VD2 защищают КМОП-переключатели от разрушения при приложении напряжений об­ратной логики или суммирующей точки (пере­грузки). Так как доля U_ОП приходящаяся на переключатели, весьма мала, ЦАП можно использовать в качестве умножителей как при положительных, так и при отрицательных входных аналоговых сигналах. Достоинством КМОП-приборов является небольшая потреб­ляемая мощность в стационарном режиме.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения:

1 разряд = 5В;

2 разряд = 2,5В;

3 разряд = 1,25В;

4 разряд = 0,625В;

5 разряд = 0,3125В;

6 разряд = 0,15625В;

Так как 6,875В>5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда напряжение на выходе повысится до 7,5В, а это высокое напряжение, следовательно 2 разряд = 0. Если замкнуть 3 разряд, напряжение на выходе повысится до 6,25В. Замыкая на выходе получаем напряжение 6,875В, что соответствует коду 101100.

№_____18______