Функциональные узлы комбинационного типа. Мультиплексоры и демультиплексоры.

Под мультиплексором понимается конструктивный элемент с одним выходом и двумя группами входов: адресные входы (входы управления) и входы данных.

Традиционное использование мультиплексоров состоит в управляемой передаче данных от нескольких входных каналов в один выходной канал. Каждый их входных каналов данных может быть подключен к выходному под управлением адресующего сигнала.

Функционирование мультиплексора можно проиллюстрировать:

(Реальный мультиплексор, в отличие от механического переключателя передает информацию в одном направлении).

Управляющий код (обычно двоичный) задает положение переключателю, соединяющему один из входов с выходом мультиплексора. Если нулевой набор управляющих сигналов ставит переключатель в верхнее положение, а далее, с изменением управляющего кода на единицу, переключатель переходит в соседнее положение, то работа мультиплексора описывается функцией:

- минитерм адресующих переменных.

Мультиплексор на элементах И-НЕ:

На элементе И-ИЛИ-НЕ:

Унитарным кодом:

На условных графических обозначениях:

КП1 (155) со стробированием;

КП2 (155, 531) ;

КП5(155) ;

КП7 (155, 531, 555) со стробированием;

КП15 (531, 555) с тремя состояниями.

Как правило 4 1, 1,

Мультиплексоры на большее число входов строят из мультиплексоров меньшей размерности.

Если необходим MUX N ,а имеется ИМС с числом входов N₁, то потребуется ИМС, где , которые совместно обеспечат нужное количество входов.

Пример наращивания размерности мультиплексора:

Если ИМС имеют выходы с тремя состояниями, то можно непосредственно объединять эти выходы, обеспечивая управление по входу так, чтобы подключение ИМС к выходной цепи осуществлялось поочередно.

16 1 на 8 1 с тремя состояниями.

При передаче данных по общему каналу с разделением во времени нужны не только мультиплексоры, но и устройства обратного назначения, распределяющие данные из одного канала между несколькими приемниками информации. Эта задача решается демультиплексорами, функционирование которых можно пояснить:

Работа демультиплексора описывается логическим выражением:

здесь - минитерм n адресующих переменных.

Построение демультиплексора (DC) на элементах И:

Пример DMX на 16 выходов 155 ИДЗ. Роль информации . Стробирование :

Необходимо подчеркнуть, что MUX и DMX – это однонаправленные и цифровые устройства. Однако сейчас выпускаются устройства, в которых цифровым путем выбирается канал, который подключается к выходу, но по этому каналу может передаваться и аналоговая информация (например 561КП2, содержит 8 входов и один выход, коммутирует и аналоговые сигналы).

Дешифраторы и шифраторы

Дешифраторы и шифраторы по существу принадлежат к преобразователям кодов. В условиях обозначения и (decoder и coder).

Двоичные дешифраторы преобразуют двоичный код в унитарный (1 из ). Иначе говоря в зависимости от входного кода на выходе возбуждается одна из цепей. Число выходов полного дешифратора ⁿ, где n – число входов (для двоичного ).

Если часть входных наборов не используется, то дешифратор называется неполным, у него 2ⁿ.

Функционирование дешифратора описывается:

- минитермы входных переменных.

Видно, что дешифратор реализует частный случай демультиплексора, когда =1.

Пример схемы

Если дешифратор строится на элементах И-НЕ, то его выход – инверсный. В ней одна из выходных цепей имеет нулевой сигнал, все остальные – единичные.

В дешифраторах часто предусматривается стробирование:

либо

т.е. либо введением дополнительного входа параллельно информационным, либо блокированием всех элементов через одну из входных цепей.

В последнем случае, если строб равен нулю, искусственно формируются нули в цепях прямого и инверсного значений переменной . При =1 восстанавливается нормальная работа (так называемое стробирование по выходу и стробирование по входу).

Возможность выполнения дешифраторов в одном корпусе ИМС ограничиваются большим числом внешних выходов. на 5 входов: 5+32+ + + не менее 40 выходов на корпусе.

Условные обозначения:

В сериях ИМС на 4 входа – 16 выходов.

Схема наращивания дешифратора для увеличения разрядности:

Общее стробирование осуществляется по входу ( при =0) на всех выходах первого дешифратора вырабатываются нулевые сигналы, поэтому нули будут вырабатываться и на всех выходах дешифраторов второго яруса. На входы первого дешифратора поданы три старших разряда входного слова, значение которых при =1 определяет номер возбужденной шины на выходе, отпирающей один из дешифраторов второго яруса по его стробирующему входу. Выбранный таким образом дешифратор расшифровывает три младших разряда слова. Например, при дешифрации слова 111011=59 имеем на входе дешифратора первого яруса код 111, что возбуждает его седьмой выход и отпирает 9. На входе 9 действует код 011, поэтому единица появится на его третьем выходе (с номером три) т.е. на 59 выходе.