Пирамидальный дешифратор

Схема пирамидального дешифратора.

Схема этого дешифратора состоит только из схем «И» (рис. 9). Но на входы этой схемы должен подаваться только двоичный код числа как в прямом, так и в инверсном виде.

Рис. 9 Схема пирамидального дешифратора

Работа дешифратора.

Младшие разряды двоичного числа декодируются левыми схемами «И». А на входы правых схем «И» подаются сигналы с прямой и инверсной шин старшего разряда и с выходов левых схем «И». Построение пирамидального дешифратора позволяет экономить логические элементы входящие в состав схемы.

Применение дешифраторов.

Дешифраторы применяются для преобразования различных кодов для отображения необходимой информации на индикаторах.

Рис. 10 Пример применения дешифратора

Однако, у цифровых индикаторов обозначения могут быть разными.

2. Мультиплексоры, демультиплексоры

Мультиплексор

Мультиплексор - селектор цифровых сигналов, коммутирующий сигналы с нескольких входов к одному выходу. Другими словами, мультиплексор это коммутатор, в котором один из входов подключается к выходу по его номеру с помощью цифрового кода.

Хотя мультиплексоры и называют селекторами данных, но между двумя этими понятиями есть некоторое различие.

Селектор данных обеспечивает обмен информацией с внешними устройствами в монопольном режиме, т.е. в каждый момент времени может вести обмен информацией только с одним внешним устройством.

Мультиплексор обеспечивает одновременное обслуживание многих медленнодействующих внешних устройств.

Назначение мультиплексоров.

Демультиплексоры.

Демультиплексор - функциональное комбинационное устройство, коммутирующее информационные сигналы со входа на выходы (аналогично дешифратору).

Назначение демультиплексоров.

Демультиплексоры предназначены для последовательного распределения по выходу сигналов, поступающих на его вход. (т.е. для подключения каналов по входу). Демультиплексор можно использовать для преобразования данных из последовательной формы в параллельную.

Классификация демультиплексоров.

Рассмотрим классификацию демультиплексоров, так же как и мультиплексоров по одному признаку:

1. По числу разрядов:

* 8-разрядные;

* 16-разрядные.

Устройство демультиплексоров.

В основе построения лежит коммутатор, который распределяет входные сигналы на выход 1, затем на выход 2 и т.д. (Рис. 15).

Простейший коммутатор, подключающий источник информации к разным каналам имеет вид

Рис. 15 Простейшая схема демультиплексора

Условное обозначение демультиплексоров.

Как демультиплексор можно использовать дешифратор, если на один из его разрешающих входов подавать 1 или 0. Например, микросхема К155ИД3. Здесь буква Д - дешифратор 4*16. Микросхема КР 531 ИД 7 , где Д - дешифратор 3*8.

Так же, есть отдельные схемы демультиплексоров (Рис. 16).

Рис. 16 УГО демультиплексора

Схема демультиплексоров.

Рис. 17 Схема демультиплексора

Как уже говорилось, в основе построения демультиплексора лежит дешифратор (Например: 3*8) (Рис. 17).

Работа демультиплексоров.

При подаче на адресные шины кода адреса сработает тот элемент “И”, на который подаётся "1" соответствующего разряда. Элемент, на вход которого подаётся “0”, выдаёт на выходе "0".

Частным случаем демультиплексора является распределитель.

Каждый импульс на входе сигнала увеличивает на 1 зафиксированное в нём число. Благодаря этому логическая "1" поочерёдно появляется на выходе дешифратора.

Применение мультиплексоров и демультиплексоров.

Мультиплексоры и демультиплексоры применяются в линиях передачи данных по телефонным линиям и кабелям. Такое их использование можно рассмотреть на следующем примере (Рис. 18).

Рис. 18 Применение мультиплексора и демультиплексора

При состоянии счётчика 000 мультиплексор подсоединяет вход D_о к линии последовательной передачи данных. Информация поступает на демультиплексор.

При увеличении содержимого счётчика на "1" двоичная комбинация поступает на управляющие (адресные) входы мультиплексора и демультиплексора.

Соответствующим образом последовательно код передаётся с входа по линии связи на выход.

Вывод.

Для согласования линий связи и передачи многоразрядных чисел по одному каналу служат мультиплексоры. Обратную функцию выполняют демультиплексоры.

3. Устройства сравнения

Часто для реализации той или иной функции электронной схемы необходимо произвести сравнение нескольких сигналов и выдать результат сравнения. Для этой цели предназначены устройства сравнения сигналов – компараторы.

Компаратор сигналов - это устройство предназначенное для сравнения между собой двух или нескольких сигналов по значениям тех или иных сигнальных параметров.

Назначение компараторов.

Компараторы предназначены для сравнения двух или нескольких напряжений с целью указания на, то какое из них больше.

Классификация мультиплексоров.

Классификация компараторов осуществляется по следующим признакам::

1. По форме обрабатываемого сигнала:

· аналоговые компараторы;

· цифровые компараторы.

2. По принципу действия:

· для сравнения однополярных сигналов;

· для сравнения разнополярных сигналов;

· помехоустойчивые (регенеративные).

3. По виду обрабатываемого сигнала:

· амплитудные компараторы напряжений;

· частотные компараторы;

· фазовые компараторы.

Устройство цифрового компаратора.

В простейшем случае в качестве цифрового компаратора используется схема исключающего ИЛИ-НЕ (логический элемент равнозначности) (логическая функция эквивален­ции). В данной схеме, если А=В, то выход У=1. В противном случае У=0.

Рис. 19 Логический элемент равнозначности – простейший цифровой компаратор

Условное обозначение цифрового компаратора.

Цифровые компараторы выпускаются промышленностью в сериях ИС. К таковым относят 134СП1, 530СП1, К155СП1 и др. Перечисленные ИС представляют собой четырехразрядные цифровые компара­торы.

В целом, микросхемы, выполняющие роль цифрового компаратора имеют условно-графическое обозначение, представленное на Рис. 20. УГО одной из указанных выше микросхем ИС 530СП1 приведено на Рис. 21. Цифровой компаратор имеет 11 входов: восемь входов А0 ... A3 и В0 ... ВЗ — для приема двух четырехразрядных двоичных чисел. Входы А>В, А=В и А<В используются для наращивания раз­рядности схемы сравнения кодов. ИС имеет три выхода результа­тов анализа: А>В, А=В и А<В.

Рис. 20 УГО цифрового компаратора

Рис. 21 УГО цифрового компаратора 530СП1

Принцип действия цифрового компаратора (Работа цифрового компаратора).

Принцип действия основан на следующем: в момент равенства входных сигналов выходной сигнал компаратора изменяется скачком. При этом формируется перепад от одного уровня выходного напряжения к другому.

Критерием равенства чисел является совпадение их по всем разрядам. На выходе компаратора устанавливается единица, если оба числа равны, и 0 - в противном случае.

Для сравнения многоразрядных чисел и двоичных чисел используются следующий алгоритм.

Сначала сравниваются значения старших разрядов. Если они различны, то эти разряды и определяют результат сравнения.

Описанный алгоритм можно представить следующей таблицей истинности:

Согласно таблицы истинности, можно записать ПФ, описывающую функционирование схемы сравнения двух трехразрядных двоич­ных кодов в виде:

y=(a₂b₂+ )(a₁b₁+ )(a₀b₀+ )

Схема цифрового компаратора.

Согласно данной переключательной функции схему цифрового компаратора можно представить в виде, как показано на Рис. 22.

Осуществив некоторые изменения в переключательной функции, воспользовавшись правилом де Моргана данную функцию можно реализовать в базисе И-НЕ (Рис. 23).

Увеличить разрядность можно путем последовательного или параллельного соединения ИС. Это делается для повышения разрядности сравниваемых чисел.

При последовательной схеме наращивания цифрового компаратора, например, на микросхеме 530 СП1, (Рис. 24) две интегральные схемы, соединенные последовательно, позволяют сравнивать два восьмиразрядных двоичных слова. При этом выходы А>В, А = В и А<В от ИС, анализирующей младшие разряды чисел, следует присоединять к одноименным входам следующей ИС. Каждая последующая ИС увеличивает время задержки распространения сигнала на 15 нс. Для нормальной работы цифрового компаратора на входы первой ИС А>В и А<В следует подать логический сигнал U⁽¹⁾, а на вход А = В — сигнал U^(0)..

Рис. 22 Схема цифрового компаратора

Рис. 23 Схема цифрового компаратора на элементах И-НЕ

Рис. 24 Вариант реализации цифрового компаратора на микросхеме 530СП1

Применение компараторов.

Цифровые компараторы применяются для сравнения двоичных кодов чисел в специальной аппаратуре: радиоприемных устройствах, в аппаратуре засекречивания, в аппаратуре анализа сигналов и т.п.

Вывод.

Устройства сравнения (компараторы) сравнивают уровни напряжений, при этом, выходной сигнал изменяется скачком.

Заключение:

1. . В ЦУ различного назначения применяются разнообразные способы кодирования и для обеспечения совместной работы таких уст­ройств используют преобразователи кодов чисел.

Шифратор это устройство, предназначенное для преобразования управляющих сигналов в двоичное число.

Дешифратор - функциональное цифровое устройство, предназначенное для преобразования кодов из одного вида в другой..

2. Мультиплексоры и демультиплексоры служат для согласования линий связи и передачи много разрядных чисел по одному каналу

3. Устройства сравнения (компараторы) сравнивают уровни напряжений, и выходной сигнал при этом изменяется скачком.

4.