Примеры комбинационных схем

Дешифраторы

Дешифратор основного типа, то есть дешифратор «1 из 2ⁿ», представляет собой комбинационную схему с n входами и 2ⁿвыходами. Каждая выходная линия однозначно соответствует одной из 2ⁿ возможных комбинаций входных сигналов.

Таблица 5.1.

Рис.5.20. Дешифратор на три входа

Вход V (разрешение) управляет всеми выходными сигналами. Если на линию V подать «0» то все выходы установятся в «0».

Селекторы

Функцию выбора данных от одного или нескольких источников выполняют устройства, изготавливаемые в виде модулей и называемые селекторами. Как правило, селектор – это комбинационная схема с одной выходной линией для данных, 2ⁿ входными линиями для данных и n управляющими линиями. Каждая из 2ⁿ входных линий соответствует одной из 2ⁿ возможных комбинаций сигналов на n входных управляющих линиях. При заданной комбинации на входных управляющих линиях значение соответствующей входной линии данных передается на выходную линию данных.

Рис.5.21. Селектор на 4 линии.

Шифраторы-кодопреобразователи

Шифратор – комбинационная схема, преобразовывающая входную комбинацию сигналов в эквивалентный двоичный код.

Типичным примером шифратора может служить преобразователь 8421 двоично-десятичного кода в семи сегментный код. Этот преобразователь получает десятичную цифру в четырех битовом двоично-десятичном представлении и формирует значения на семи выходных линиях, которые используются для управления семью сегментами светового индикатора.

Таблица 5.2

Рис.5.22. Шифратор-преобразователь двоично-десятичного кода в семи

сегментный

Вход х₅ предназначен для быстрого коммутирования выходных сигналов (32 Гц) необходимого для индикаторов на жидких кристалах.

Сумматоры и вычитатели

Полный сумматор

Сумматор предназначен для поразрядного складывания двух двоичных чисел А = а_n-1 · a_n-2 · · · a₁ · a₀ и В = b_n-1 · b_n-2 · · · b₁ · b₀.

При сложении двоичных чисел значения цифр в каждом двоичном разряде должны быть сложены между собой и с переносом из предыдущего разряда. Если результат при этом превышает 1, то возникает перенос в следующий разряд. Полным сумматором называется сумматор суммирующий все три бита в разряде включая перенос.

Составим таблицу состояний для суммирования a_i + b_i + c_i

Таблица 5.2

			1
С 1

		1	0
С 0	1	1

Рис.5.24. Полный сумматор

Если покаскадно соединить n полных сумматоров то получается схема для сложения n разрядных двоичных чисел. Разряды складываемых чисел подаются на входы а_i и b_i, а результат появляется на выходах S_i. Последний перенос C_n является старшим разрядом (n + 1) разрядной суммы. Входная линия переноса в младший разряд C₀ является еще одним входом всей схемы. Он позволяет задать начальное значение переноса, что удобно для сложения с многократной точностью.

Рис.5.25. Двоичный сумматор с последовательным переносом

Полный вычитатель

Таблица 5.3

	1
1	1

Заем в соседнем разряде считается отрицательным переносом. Таким образом разряд переноса С_i при вычитании может обозначать наличие заема из предыдущего разряда.

Сравнивая таблицу 5.2 и таблицу 5.3 видим, что колонки S_i идентичны. Следовательно, выражения для S_i в вычитателе и сумматоре совпадают.

Для С_i+1 выражения совпадают при условии замены а_i* на а_i, поэтому схема полного вычитателя аналогична схеме полного сумматора (рис.5.24.) с той лишь разницей, что для схемы формирования С_i+1 вместо сигнала а_i взят сигнал а_i*, то есть добавлен инвертор.

Генераторы прямоугольных импульсов

C1

DD4

DD3

DD2

DD1

Рис.5.26.

Генераторы прямоугольных импульсов широко применяются в схемах синхронных УА для стробирования электронной части УА.

Конденсатор С₁ выбирается в зависимости от требуемой выходной длительности импульса.

Схема формирования импульсов

X

Y

DD6

DD5

DD4

DD3

DD2

DD1

a)

Рис.5.27. Схемы формирователя (удвоителя) импульсов по фронту и срезу

входного сигнала: а) на элементах НЕ, И, ИЛИ

б) на элементе неравнозначность

б)

Схема устранения дребезга контактов

Любой переключающийся контакт в момент переключения осуществляет кратковременные затухающие колебательные движения. При вводе в УА информации о положении датчиков двухпозиционной информации в схему УА поступает последовательность П импульсов обусловленных дребезгом контакта.

Рис.5.28. Схема наблюдения дребезга контактов при переключении

Последовательность импульсов дребезга может приводить к ложным управляющим воздействиям УА, если не предусматривать специальных мер устранения дребезга.

Наиболее эффективным способом устранения дребезга является способ с использованием RS-триггера. В RS-триггере собранном на двух элементах И-НЕ при дребезге контактов (рис.5.29.) за счет резисторов R₁, R₂ поддерживается на входах S*, R* состояние логической «1», то есть состояние удержания, поэтому первым же импульсом логического «0» переключающегося контакта S₁ триггер будет переброшен в противоположное состояние и будет удерживаться в нем при последующем дребезге.

Рис 5.29.Схема устранения дребезга контактов на RS-триггере