Контрольні питання.

1. Що з себе представляє шифратор, при рішенні яких задач він використовується?

2. При рішенні яких задач цифрової техніки використовується дешифратор.

3. В якому стані будуть вихідні індикатори в схемі 74154 при G1=G2=1.

4. Для чого використовується дешифратор?

5. Для чого використовується шифратор?

6. Які є види дешифраторів?

7. На базі яких мікросхем можна побудувати шифратор і дешифратор в EWB?

Використана література.

1. Файл справки Electronics workbench 5.12

2. http://workbench.online.kg/

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – M. Высш. шк., 1988.

4. Д. Жарников. Радиолюбитель. Ваш компьютер, № 12, 1999.

5. В. Разевиг. Электронная лаборатория http://softline.perm.ru/interactive/ articles /art1.htm

6.http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb_kg/index.htm

Лабораторна робота №6.

Тема: Буферні елементи та суматори.

Мета: Ознайомитися з роботою буферних імпульсних посилювачів цифрових сигналів.

Завдання.

Згідно варіанту завдання зібрати схеми (таблиця 6.1), провести моделювання роботи схеми. Зробити висновки. В звіті привести розроблені схеми, таблиці істинності та часові діаграми.

Короткі теоретичні відомості.

Буферні елементи.

Розглянемо мікросхеми ТТЛ, які в імпульсно – обчислювальних пристроях логічної функції не виконують. Їх призначення – формувати цифрові сигнали, присилювати імпульси по току, тобто обслуговувати “енергоємкі” цифрові навантаження. Такими навантаженнями є – шини даних, які складаються з декількох струмопровідних доріжок на друкованій платі. Наприклад, якщо в системі циркулюють восьмирозрядні байти, шина даних буде мати восім провідників. До шини даних підключається багато джерел та приймачів цифрових сигналів. В результаті це призводить до того, що при передачі сигнала по провідникам шини протікають імпульсні токи, які складають десятки міліампер. Мікросхеми, які обслуговують провідники шини даних, виконують системні функції, наприклад відключають від шини невикористовуємі в даний час приймачі та передавачі цифрових слів.

Розглянемо мікросхеми, які містять імпульсні посилювачі току цифрових сигналів. Ці елементи ТТЛ називають буферними. Буферні посилювачі можуть передавати сигнал без інверсії, або з інверсією. Ряд таких елементів має вивід дозволу сигнала по входу. Дуже зручними для обслуговування шин даних є елементи с трьома вихідними станами: це звичайні вихідні стани високого та низького рівня, а також розмикання виходу по спеціальній команді. Третій стан – стан Z. Вихідний опір буферного елементу у даному режимі складає сотні кілоом.

Р ис. 6.1. буферний елемент, зібраний на мікросхемі 74125

Суматори.

Суматор є простим цифровим пристроєм. Це вузол ЕОМ, що виконує арифметичне підсумовування кодів чисел, тобто він призначений для складання двох чисел, заданих в двійковому коді. Правила складання двійкових і десяткових чисел однакові:

1. Складання проводитися порозрядний - від молодшого розряду до старшого;

2. У молодшому розряді обчислюється сума молодших розрядів доданків А_i і В_i. Ця сума в даній системі числення може бути записана однозначним числом S1 або двозначним числом P_іS_і. Функція P називається перенесенням;

3. У всіх подальших розрядах знаходитися сума даних розрядів доданків A_i і B_i, причому при P_i-1=1 до цієї суми додається одиниця (у числових прикладах, приведених вище, цей випадок виділений жирним шрифтом, результат складання в i-м розряді записується у вигляді однозначного S_i або двозначного P_іS_і числа.

По числу входів розрізняють напівсуматори, однорозрядні суматори (ОС) і багаторозрядні суматори.

Рис. 6.2. Схема напівсуматора

 

Рис. 6.3. Схема напівсуматора з використанням стандартної схеми складання по модулю 2

Напівсуматорами називаються пристрої з двома входами і двома виходами, на яких виробляються сигнали суми і перенесення. Напівсуматор реалізує лише частину завдання підсумовування, оскільки не враховує вхідної величини - перенесення з сусіднього молодшого розряду в даних(див. рис. 6.2 і 6.3). У таблиці 6.1 приведена таблиця істинності напівсуматора. На рис. 6.4 приведена часова діаграма роботи напівсуматора.

Таблиця 6.1

Таблиця істиності напівсуматора

Xi	Yi	Si	PI+1
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

 

Рис. 6.4 - Діаграма роботи напівсуматора

Логічні рівняння: S= . P=

Однорозрядний двійковий суматор складається з двох комбінаційних схем: одна формування S_i, друга для визначення P_i. (див. рис. 6.5). Багаторозрядний суматор будується на основі однорозрядних відповідно до правил складання.

Рис. 6.5. Схема однорязрядного двійкового суматора

Залежно від характеру введення-висновку кодів і організації перенесень багаторозрядні суматори бувають послідовного і паралельного принципу дії.

У послідовному суматорі складання кодів здійснюється, порозрядний починаючи з молодшого розряду за допомогою комбінаційного суматора на три входи. Перенесення Р_j+1, що утворюється в даному розряді, затримується на час t_эд і поступає на вхід P_j суматора у момент надходження наступного розряду доданків. Таким чином, послідовно розряд за розрядом проводитися складання кодів чисел. Перевагою послідовного суматора є простота апаратурної реалізації, а недоліком - достатньо великий час підсумовування (див. рис. 6.6).

Рис. 6.6. Схема послідовного суматора

У паралельному суматорі досягається вища швидкодія підсумовування, коли коди поступають на входи суматора одночасно по всіх розрядах. Для цього в кожному розряді використовується комбінаційний суматор на три входи, на виходах яких утворюються значення суми S_j даного розряду і перенесення P_j+1 у старший розряд. В процесі розповсюдження сигналу перенесення встановлюється остаточне значення суми в кожному розряді. Очевидно, що протягом цього часу на входах суматора присутні сигнали X_i, Y_i, відповідні підсумовуваним кодам. Максимальне за часом підсумовування виходить у тому випадку, коли перенесення, що виникло в першому розряді, розповсюджується по всім розрядом (наприклад, при складанні кодів 11..11 і 00..01). У паралельному суматорі звичайно застосовуються різні способи прискорення перенесення (паралельне перенесення, групове і т.п.

Цифрові схеми порівняння формують на виході F=1 при рівності двох двійкових чисел, що подаються на вхід, А (порозрядний записуємо а і b) і В (з і d). Цифрова схема порівняння це цифровий аналог компаратора (див. рис. 6.7), що є одним з найважливіших пристроїв імпульсної техніки.

Рис. 6.7. Цифрова схема порівняння

Таблиця 6.2

Варіанти завдань

Номер варіанта	Завдання
1, 14	Спроектувати чотирьох розрядний суматор з послідовним переносом.
2, 15	Спроектувати чотирьох розрядний суматор з паралельним переносом.
3, 16	Спроектувати цифрову схему порівняння двохрозрядних двійкових чисел А<B.
4, 17	Спроектувати цифрову схему порівняння двохрозрядних двійкових чисел А>B.
5, 18	Спроектувати цифрову схему порівняння двохрозрядних двійкових чисел А=B.
6, 19	Зібрати схему трьохрозрядного суматора на базі одного напівсуматора і двох суматорів, перевірити його працездатність, задаючи різні комбінації вхідних сигналів за допомогою генератора слова й аналізуючи сигнал на виході за допомогою логічного аналізатора.
7, 20	Ознайомитися з роботою буферних імпульсних підсилювачів цифрових сигналів. Вивчити роботу буферного елемента, реалізованого на мікросхемі 74-125. Подаючи різні сигнали на вхідні і керуючі виводи, проаналізувати стан виходів. Скласти таблицю станів.
8, 21	Вивчити роботу буферного елемента, реалізованого на мікросхемі 74-240. Подаючи різні сигнали на вхідні і керуючі виводи, проаналізувати стан виходів. Скласти таблицю станів.
9, 22	Вивчити роботу буферного елемента, реалізованого на мікросхемі 74-241. Подаючи різні сигнали на вхідні і керуючі виводи, проаналізувати стан виходів. Скласти таблицю станів.
10, 23	Розробити схему, що формувала б суму двох трьохрозрядных чисел на виході одного з буферних елементів, якщо вона парна, і на виході іншого – у випадку непарності. Перевірити її працездатність.
11, 24	Розробити схему для здійснення наступної операції: 5+3, 7-2
12, 25	Розробити схему для здійснення наступної операції: 15+3, 17-12
13, 26	Розробити схему для множення двох чисел 5*3

Контрольні питання.

1.Поняття та призначення буферних елементів.

2.Охрактеризуйте стани буферних елементів.

3.Поняття та призначення суматора.

4.Які є типи суматорів?

5.Які правила складання двійкових та десяткових чисел?

6.Що собою являє напівсуматор?

7.Як працює цифрова схема порівняння?

Використана література.

1.Файл справки Electronics workbench 5.12

2.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – M. Высш. шк., 1988.

3.Д. Жарников. Радиолюбитель. Ваш компьютер, № 12, 1999.

4.http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb_kg/index.htm