Лабораторная работа: Исследование комбинационных устройств
На EO низкий уровень, если на всех входах высокие уровни. Приоритетный шифратор обозначают так:
Эта схема до 16 входов. Для десятичной клавиатуры или декадных переключателей система шифратора может быть реализована следующим образом.
Дешифраторы. Дешифратор (декодер) – это комбинационное устройство с несколькими входами и выходами, у которого определенным комбинациям входных сигналов соответствует активное состояние одного из выходов. Дешифраторы преобразуют двоичный и двоично-десятичный коды в унитарный код, т.е. код двоичного и n-разрядного числа, представленного 2 разрядами, только один из разрядов которого равен 1.
Используются три структуры дешифраторов: матричная, каскадная и пирамидальная.
Если декодер имеет n входов m выходов и использует все возможные наборы входных переменных, то m=2n .
Такой декодер называют полным. Если используются лишь часть наборов, то такой декодер называют неполным. DC используют, когда нужно обращаться к различным цифровым устройствам, и при этом номер устройства(его адрес) представлен двоичным кодом.
Формально описать работу DC можно, задав список функций, отрабатываемых каждым из его выходов Yi ? так для DC 3-8:
Yo = 
; Y1 = 
; Y2 = 
; Y3 =
; ... Y7 =a4 a2 a1 ,
а) б)
Рис. 1. Матричный дешифратор 3-8: а)структура, б) условное обозначение
Матричные дешифраторы состоят из 2 логических схем совпадения (И), каждая из которых имеет n входов. На входы подаются все возможные комбинации прямых и инверсных разрядов дешифрируемого числа X. Пример матричного дешифратора 3x8 приведен на рис. 1.
Недостатком матричных дешифраторов является большое число входов логических элементов с ростом разрядности. Этот недостаток менее существен при использовании диодной логики. Пример такого дешифратора приведен рис. 2. Для того, чтобы такой дешифратор обладал свойством наращиваемое для увеличения разрядности входного числа, он должен строиться из одинаковых схем. На рис. 2 они обведены пунктирной линией. Так, дешифратор 2. может быть построен на основе двух таких схем, дешифратор 3x8- на основе трех схем и т.д.
Рис. 2. Матричный дешифратор на диодной логике
Пирамидальные дешифраторы отличаются тем, что каждая конституента единицы формируется как конъюнкции одной из конституент предыдущего каскада и одного из разрядов входного числа, еще не использовавшегося для формирования конституент. Принцип построения пирамидального дешифратора иллюстрируется на рис. 3. Из схемы видно, что в этом случае можно использовать элементы на два входа.
Рис. 3. Структура пирамидального дешифратора
Дешифраторы входят в состав нескольких серий ТТЛ. В качестве примера приведено условное обозначение микросхем дешифратора 4x16 типа К155ИДЗ (рис. 4). Если на обоих входах разрешение VO=V1=0, микросхема работает как дешифратор. Потенциал VO=1, Vl=l устанавливает уровень "1" всех выходах независимо от состояния входов. Данные микросхемы позволяют наращивать разрядность дешифратора.
Рис. 4. Условное обозначение дешифратора типа К155ИДЗ
Рис.5. Шифратор микросхемы 5x3 на диодах
Преобразователи кодов (ПК). Предназначены для преобразования одного параллельного кода в другой. Они используются для шифрации и дешифрации цифровой информации и могут иметь n входов и К выходов. По назначению ПК можно разделить на два типа: с невесомым и с весовым преобразованиями кодов. В преобразователях первого типа отсутствует численная зависимость входного и выходного кодов, а имеет место символьная взаимосвязь. Например, преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора десятичных цифр.
Таблица 2
| Трехэлементный код | Пятиэлементный код | ||||||
| Х3 | Х2 | Х1 | У1 | У2 | У3 | У4 | У5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Преобразователи второго типа используются, как правило, для преобразования числовой информации, когда между числами входного и выходного кодов имеет место заданная математическая взаимосвязь.
Преобразование n-элементного кода в к-элементный можно осуществить с предварительной дешифрацией первого кода и без нее.
В первом случае сначала дешифрируется n-элементный код и на каждой из 2 выходных шин получается сигнал, соответствующий одной из входных кодовых комбинаций. Затем каждый из выходных сигналов кодируется в к -элементном коде при помощи шифратора.
Рассмотрим в качестве примера преобразование трехэлементного кода в пятиэлементный согласно табл. 2. Схема, реализующая такой ПК, показана на рис. 6. В качестве дешифратора используется полный дешифратор 3x8, а в качестве шифратора – диодный матричный шифратор.
Рис.6.Схема, реализующая преобразование 3-элементного кода в 5-элементный
Мультиплексоры. Мультиплексором (MS) называется комбинационное устройство, предназначенное для коммутации в желаемом порядке сигналов с нескольких входных шин на одну выходную. С помощью мультиплексора осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам.