3.3. Примеры синтеза специальных комбинационных схем

Шифраторы. Устройство, преобразующее сигнал логической 1 на одном из входов в соответствующую кодовую комбинацию на выходных шинах, называют шифратором (кодером). Шифраторы используют, например, в устройствах ввода информации в цифровые системы. В таких устройствах при нажатии выбранной клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее данной клавише.

Пусть требуется построить шифратор для представления десятичных чисел в двоичной системе счисления (рис. 3.4).

Рис. 3.4

На основании табл. 3.2, в которой приведено соответствие между значениями переменных на входе и выходе, получим следующие логические выражения:

Таблица 3.2

; ;

; .

Система логических выражений для шифратора, выполненного на элементах И-НЕ, имеет вид:

;

; ; .

Дешифраторы. Устройство, распознающее различные, кодовые комбинации, называют дешифратором (декодером) (рис. 3.5).

Рис. 3.5

Сигналы четырехэлементной комбинации подаются на входы дешифратора. В зависимости от вида кодовой комбинации на входе сигнал логической 1 появится только на одном определенном выходе, а на всех других будет сигнал логического 0. Таким образом,каждой кодовой комбинации на входе соответствует свой выход, и если учесть, что число возможных четырехэлементных кодовых комбинаций 2⁴, максимальное число выходов дешифратора будет 16.

Рассмотрим построение дешифратора для определения десятичного номера числа, представленного в двоичном четырехэлементном коде. Соответствия между двоичными и десятичными числами приведены в табл. 3.2. Все значения выходных переменных определяются следующими логическими выражениями:

; ;

; ;

……………………………………

; .

При использовании элементов И-НЕ на выходе получаются инверсные значения переменных:

; ;

; ;

……………………………………

; .

Преобразователи кодов. Преобразование одного кода в другой можно осуществлять последовательным соединением дешифратора и шифратора. В этом случае m-элементная кодовая комбинация преобразуется дешифратором в сигнал логической 1 на соответствующем выходе, а шифратор из этого сигнала формирует требуемую n-элементную комбинацию.

Еще один метод построения кодопреобразователя основан на использовании комбинационного устройства с многими выходами и входами. Рассмотрим этот метод на примере преобразования двоичного кода в код Грея. В табл. 3.3 приведено соответствие комбинаций обоих кодов.

Таблица 3.3

Двоичное число в коде Грея записывается по следующему принципу. Если в старшем соседнем по отношению к данному разряде двоичного числа стоит 0, в данном разряде кода Грея сохраняется цифра, записанная в двоичном коде, если же 1, цифра меняется на обратную. Каждая из выходных переменных z₁, z₂, z₃ является функцией входных переменных x₁, x₂, x₃.

Для получения логических выражений выходные переменные z₂ и z₃ представим таблицами истинности в форме карт Карно (рис. 3.6).

Рис. 3.6

Из табл. 3.3 следует, что z₁ = x₁. После минимизации получим:

; .

По полученным выражениям строим схему (рис, 3.7).

Рис. 3.7