2. Комбинационные цифровые устройства
2.1. Типовые кцу: шифратор,дешифратор,мультиплексор, демультиплексор
Шифратором (называемый так же кодером) - устройство, осуществляющее преобразование десятичных чисел в двоичную систему счисления. Пусть в шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичными числами (0, 1, 2, 3, ..., m - 1), и n выходов. Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n- разрядного двоичного числа, соответствующего номеру возбужденного входа.
Рисунок 1-УГО шифратора
|
Таблица 1 | |||||
|
Десятичноечисло |
Двоичный код 8421 | ||||
|
x8 |
x4 |
x2 |
x1 | ||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 | |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 | |
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 | |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 | |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 | |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 | |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 | |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 | |
Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации в цифровые системы. Такие устройства могут снабжаться клавиатурой, каждая клавиша которой связана с определенным входом шифратора. При нажатии выбранной клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора, и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее выгравированному на клавише символу.
Дешифратор служит для обратного преобразования двоичных чисел в небольшие по значению десятичные числа используются дешифраторы (называемые также декодерами). Входы дешифратора предназначаются для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нумеруются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа появляется сигнал на определенном выходе, номер которого соответствует входному числу.
Дешифраторы имеют широкое применение. В частности, они используются в устройствах, печатающих на бумаге выводимые из цифрового устройства числа или текст. В таких устройствах двоичное число, поступая на вход дешифратора, вызывает появление сигнала на определенном его выходе. С помощью этого сигнала производится печать символа, соответствующего входному двоичному числу.
На рисунке 2 а, приведено символическое изображение дешифратора. Символ DС образован из букв английского слова DECODER. Слева показаны входы, на которых отмечены весовые коэффициенты двоичного кода. Справа - выходы, пронумерованные десятичными числами, соответствующими отдельным комбинациям входного двоичного кода. На каждом выходе образуется уровень лог. 1 при строго определенной комбинации входного кода.
Дешифратор может иметь парафазные входы для подачи наряду с входными переменными их инверсий, как показано на рис. 2 б.
|
Таблица 2 | ||||
|
Входной код 8421 |
Номервыхода | |||
|
x8 |
x4 |
x2 |
x1 | |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
Рисунок 2- УГО дешифратора
Мультиплексором является устройством, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу. Мультиплексор имеет несколько информационных входов (D0, D1, ...), адресные входы (А0 А1, ...), вход для подачи стробирующего сигнала С и один выход Q. На рисунке 3 показано символическое изображение мультиплексора с четырьмя информационными входами.
Каждому информационному входу мультиплексора присваивается номер, называемый адресом. При подаче стробирующего сигнала на вход С мультиплексор выбирает один из входов, адрес которого задается двоичным кодом на адресных входах, и подключает его к выходу.
Рисунок 3-УГО мультиплексора
Таким образом, подавая на адресные входы адреса различных информационных входов, можно передавать цифровые сигналы с этих входов на выход Q. Очевидно, число информационных входов nинф и число адресных входов nадр связаны соотношением nинф = 2nадр.
|
Таблица 3 | ||||||
|
Адресныевходы |
Стробирующий сигнал |
Выход | ||||
|
A1 |
A0 |
| ||||
|
* |
* |
0 |
0 | |||
|
0 |
0 |
1 |
D0 | |||
|
0 |
1 |
1 |
D1 | |||
|
1 |
0 |
1 |
D2 | |||
|
1 |
1 |
1 |
D3 | |||
Функционирование мультиплексора определяется таблицей 3. При отсутствии стробирующего сигнала (C = 0) связь между информационными входами и выходом отсутствует (Q = 0). При подаче стробирующего сигнала (C = l) на выход передается логический уровень того из информационных входов Di, номер которого i в двоичной форме задан на адресных входах. Так, при задании адреса AlA0 = ll2 = 310 на выход Q будет передаваться сигнал информационного входа с адресом 310, т. е. D3.
Демультиплексором имеет один информационный вход и несколько выходов. Он представляет собой устройство, которое осуществляет коммутацию входа к одному из выходов, имеющему заданный адрес (номер). На рисунке 4 показано символическое изображение демультиплексора с четырьмя выходами. Функционирование этого демультиплексора определяется таблицей 4.
Объединяя мультиплексор с демультиплексором, можно построить устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов. Таким образом, может быть выполнена любая комбинация соединений входов с выходами.
Заметим, что если на вход демультиплексора подавать константу D = 1, то на выбранном в соответствии с заданным адресом выходе будет лог. 1, на остальных выходах - лог. 0. При этом по выполняемой функции демультиплексор превращается в дешифратор.
Рисунок 4-УГО демультиплексора
|
Таблица 4 | ||||||
|
Адресныевходы |
Выходы | |||||
|
A1 |
A0 |
Y0 |
Y1 |
Y2 |
Y3 | |
|
0 |
0 |
D |
0 |
0 |
0 | |
|
0 |
1 |
0 |
D |
0 |
0 | |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
D |
0 | |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
D | |