Дешифраторы
Дешифратором называется комбинационная схема с несколькими входами и выходами, преобразующая традиционный позиционный двоичный код в унитарный. Унитарным кодом называется код, состоящий из m двоичных переменных, из которых в каждый момент времени только одна переменная имеет значение 1, а остальные – равны 0.
Дешифраторы применяются в системах цифровой индикации, в устройствах управления последовательностью операций.
Рассмотрим принципы построения схемы дешифратора на примере преобразования двухразрядного двоичного кода в четырехразрядный унитарный. Анализируя таблицу истинности такого дешифратора (табл. 2.1) и составляя логические функции для выходных переменных, находим:
; 
; 
; 
.
Таблица 2.1.
Схема дешифратора, построенная на основе полученных логических функций, и его условное графическое изображение приведены на рис. 2.1 а. Если использовать трёхвходовые элементы И и на третий вход каждого элемента подать управляющий сигнал G, то получится дешифратор со входом стробирования. Если G=0, то на всех выходах Qi=0, если G=1, то дешифратор выполняет преобразование кодов.
| Рис. 2.1. Дешифраторы: а – схема; б – УГО |
Работу дешифратора можно пояснить еще и следующим образом. Десятичный эквивалент входного кода дешифратора определяет номер выхода (адрес), на котором появляется активный уровень (на остальных выходах - нейтральный уровень). Поэтому информационные входы дешифратора называют также адресными.
В некоторых случаях функция дешифратора ограничивается выделением только m < 2 n входных наборов из общего числа М = 2 n. При этом предполагается, что М – m входных наборов не существует. Дешифраторы с числом выходов m < 2 n называются неполными.
|
|
Шифраторы
Шифратор служит для преобразования унитарного кода в двоичный код. Если число входов шифратора, т.е. длина унитарного кода равна 
, то число выходов 
, определяющее разрядность выходного двоичного кода, должно соответствовать условию 
.
Типичным примером преобразователя унитарного кода в двоичный является шифратор клавиатуры для ввода данных в цифровые устройства. При не нажатых клавишах на всех входах шифратора нейтральный уровень (например, нулевой). Нажатая клавиша подает активный уровень (единичный) на соответствующий вход шифратора. На выходе шифратора формируется двоичный код номера нажатой клавиши. Для того, чтобы отличить случаи, когда нажатая клавиша с нулевым номером и когда не нажато ни одной клавиши, вырабатывается уведомительный сигнал (его обозначают GS). Сигнал GS формируется при нажатии любой клавиши
Рассмотрим принципы построения схемы шифратора на примере преобразователя 4-разрядного унитарного кода в 2-разрядный двоичный. Анализируя таблицу истинности такого шифратора (табл. 2.2), нетрудно убедиться, что выходные переменные могут быть рассчитаны следующим образом:
; 
; 
Таблица 2.2
| x 3 | x 2 | x 1 | x 0 | Y1 | Y0 | GS |
Схема, соответствующая приведенным логическим функциям, показана на рис. 2.2.
| Рис. 2.2. Шифратор 4-2: а – схема; б – УГО |
Известны также шифраторы с приоритетом. На их выходе формируется двоичный код, соответствующий активизированному входу с наибольшим номером. Применительно к шифратору клавиатуры это означает, что при одновременном нажатии нескольких клавиш приоритет будет иметь клавиша с большим номером.
|
|
Мультиплексоры
Мультиплексор предназначен для последовательной коммутации нескольких переменных на один выход. Кроме информационных входов 
и выхода 
, мультиплексор имеет адресные входы 
. Двоичный вход представленный переменными , определяет номер входа, который подключается к выходу (рис. 0.3).
| Рис. 2.3. Обобщенная схема мультиплексора |
При длине адресного слова n можно коммутировать на один выход 
входных переменных.
На рис. 2.4 представлено обозначение мультиплексора, имеющего 4 информационных входа. Таблица истинности этого мультиплексора представлена в табл. 2.3.
Рис. 2.4. Условное обозначение мультиплексора
Таблица 2.3
| А 1 А 0 | Выход F |
| 0 0 0 1 1 0 1 1 | I 0 → F I 1 → F I 2 → F I 3 → F |
Логическая схема мультиплексора состоит из дешифратора и вентильной части (рис. 2.5).
| Рис. 2.5. Логическая схема мультиплексора |
Кроме основного назначения (коммутации сигналов) мультиплексоры могут быть использованы, например, для синтеза схем, выполняющих любую ФАЛ. В этом случае на информационные входы подаются не изменяющиеся во времени сигналы 0 и 1. Считывание данных сигналов производится подачей соответствующих сигналов на адресные входы. На рис. 2.6 приведена реализация ФАЛ, заданной в табл. 2.4.
Рис. 2.6. Реализация ФАЛ на мультиплексоре
|
|
Таблица 2.4
| x 1 | x 2 | x 3 | f (x 1, x 2, x 3) |
| Рис. 2.7. Мультиплексор на 4 входа: а – схема; б – УГО. |
Если в нескольких однотипных мультиплексорах объединить одноименные управляющие входы, то будем иметь возможность коммутировать не один входной сигнал из n возможных, а целую группу входных сигналов (слово).
Схему мультиплексора можно составить из дешифратора на m выходов, схем стробирования и элемента ИЛИ с m входами (рис. 2.7). Вход стробирования дешифратора будет входом стробирования мультиплексора. При 
и 
.
Демультиплексоры
| Рис. 2.8. Условное обозначение демультиплексора. |
Демультиплексоры выполняют функцию, обратную мультиплексорам, т. е. производят коммутацию одного информационного входного сигнала на 2 n выходов, где n – число адресных входов. Условное графическое обозначение демультиплексора, предназначенного для коммутации сигнала от одного источника информации на один из четырёх приемников, показано на рис. 2.8.
Логическая схема, реализующая функцию демультиплексора, представлена на рис. 2.9.
| Рис. 2.9. Логическая схема демультиплексора. |