ДЕШИФРАТОРЫ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ

Дешифратор – это устройство с несколькими входами и выходами (рисунок 30), у которого определенным комбинациям входных сигналов соответствует активное состояние одного из выходов (или нескольких).

D0D1 D2 D3

D0D1 D2 D3

K155ИД3

K155ИД1

514ИД1

U0 U1

0 1 2

DC

1 2

DC

DC

1 2

0 1 2

S

ABCDE F G

Рисунок 30 – Примеры серийных ИМС-дешифраторов

Каждому слову на входе дешифратора соответствует 1 на одном
из его выходов. Выбор нужной выходной шины обеспечивается кодом на адресных входах.

A = 1, F₀ = 0;

A = 0, F₁ – заперт.

1 Когда А = 1, F₀ = 0 (заперт); а F₁ открыт и работает как повторитель сигнала информации.

2 При А = 0 заперт F₁, а F₀ открыт.

Схема рисунка 31, б функционирует согласно таблице 5.

Если на информационном входе Х 0 или на U 1, то прибор работает как дешифратор 2:4.

Различие между дешифратором и демультиплексором сводится к виду сигналов на одиночном входе: если они меняются во времени, это демультиплексор, если нет – дешифратор.

U

X

B

Amn

I

I

I

I

Информ

Адрес

Адрес

F0

F1

F2

F3

б

A

Адрес

Информ

X

&

&

F0

F1

a

Рисунок 31 – Схема дешифратора: а – простейшего; б – двухразрядного

\

Таблица 5 – Истинности двухразрядного дешифратора

Демультиплексор – сигналы с одного информационного входа

распределяются в желаемой последовательности по нескольким выходам.

Число выходов и распределение сигналов на них определяются характером нагрузки. Дешифраторы для работы с газоразрядными индикаторами имеют на выходе высоковольтные транзисторы и организацию «один из десяти».

ИМС, работающие с 7-сегментными индикаторами, имеют 7 выходов и надлежащее распределение сигналов на них (рисунок 32). Дешифраторы ИМС имеют 4, 8 или 16 выходов. Если число выходов шин превышает возможности одной ИМС, дешифраторы наращивают в систему. В пирамидальных схемах наращивание производится ступенями (рисунок 33).

DD2

F

DD

DC

V

D

A

B

C

E

G

DMX

A B

DD3

DD1

ED = 00

DMX

A B C

X

A B C

X

L0

A B C

DD4

DD5

DMX

DMX

A B C

A B C

X

X

Рисунок 32 – Дешифратор с цифровым индикатором

L1

L2

L3

X

E

D

Рисунок 33 – Многоканальный

демультиплексор

МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ

Мультиплексор (MS) – это устройство сведения информации в одну шину.

Назначение – коммутировать в желаемом порядке информацию, поступающую

с нескольких входных шин на одну выходную. С помощью MS осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам

(рисунок 34). У MS две группы входов: информационные, управляющие (адресные и стробирующие) и один выход.

Рисунок 34 – Мультиплексор

A

B

D0

D1

D2

D3

V

F

155КП4

4 : 1

Разрешающий (стробирующий) вход управляет одновременно всеми информационными входами независимо от состояния адресных входов, запрещающий сигнал на входе блокирует действие всего устройства.

Когда V = 0, один из входов элементов U = 0: на их выходах будет 0 независимо от состояния остальных входов и F = 0. Двоичные числа (00, 01, 10, 11) входных сигналов А – В эквивалентны номеру информационного входа (D₀, D₁, D₂, D₃).

Схема простейшего мультиплексора (рисунок 35) работает согласно алгоритму,

приведенному в таблице 6.

Таблица 6

D0D2D3D4

V

A B

MS

F

X1

X0

A

Рисунок 35 – Мультиплексор:

а – схема простейшего мультиплексора; б – пример серийного мультиплексора

РЕГИСТРЫ

Регистрами называют устройства, предназначенные для приема, хранения и выдачи двоичных слов (чисел), а также для выполнения над двоичными словами некоторых преобразований. Разрядность регистра (число триггеров) определяется разрядностью двоичных слов, для хранения которых предназначен регистр. Каждый разряд двоичного числа, записанного в регистр, хранится в отдельном триггере.

Запоминающим регистром считается регистр, состоящий из нескольких синхронных триггеров, синхронные входы которых соединены вместе. Таким образом, в запоминающем регистре переключение состояний всех триггеров осуществляется по одной синхролинии. Для передачи данных на регистр служит схема загрузки регистра, подключающая входы каждого триггера в регистре к источнику данных.

Сдвиг данных в регистре – одна из основных операций в цифровых системах. С ее помощью реализуются такие операции, как умножение и деление по модулю 2, преобразование из последовательной формы в параллельную и наоборот (рисунок 36).

Вход D каждого триггера, кроме самого левого, подключен к выходу

предыдущего триггера. Входы синхронизации С объединены в общую шину«Сдвиг».Поэтому при каждом синхроимпульсе все триггеры, за исключением самого левого, будут принимать состояние левого соседнего.

Состояние первого левого триггера определяется линией «Вход

последовательный». Состояние самого правого триггера теряется при каждом синхроимпульсе, т. е. происходит сдвиг информации вправо.

Вход параллельный

Схема загрузки регистра

Выход параллельный

S

R

R

R

C

C

C

D

D

D

S

S

T

T

T

&

&

&

Выход последо-вательный

Синхронизация (сдвиг)

Сброс

Вход последо-вательный

(Загрузка)

Запись

Рисунок 36 – Сдвиговый регистр на D-триггерах

Для записи информации в регистр в параллельном коде (предустановка регистра) используются асинхронные S-входы. Информация на входы S подается через схемы И при наличии импульса «Запись», который распространяется по шине, объединяющей вторые входы схем И. Широкое распространение получили регистры на универсальных JK-триггерах (рисунок 37).

Рассмотренные регистры позволяют осуществлять преобразование последовательных данных в параллельную форму. Для этого последовательные данные бит за битом подаются на линию «Вход последовательный», а импульсы синхронизации на линию «Сдвиг». При этом каждый бит принимается в левый триггер и одновременно предыдущее состояние этого триггера и всех других сдвигается вправо. По прошествии нужного количества синхроимпульсов данные можно будет прочитать на параллельном выходе регистра.

Преобразование из параллельной формы в последовательную осуществляется в два этапа. На первом все триггеры обнуляются путем кратковременной подачи сигнала логического нуля на линию «Сброс». На втором этапе, выставив информацию на параллельном входе, осуществляют ее запись в регистр по переднему фронту импульса на входе «Запись». После этого данные можно получить в последовательной форме с выхода правого триггера, подавая серию синхроимпульсов по цепи «Сдвиг». Если соединить выход старшего разряда регистра с последовательным входом, то формируется регистр, называемый циклическим сдвиговым регистром или кольцевым регистром.

4

S

& J

R

R

Сдвиг

Вход

УСТ. 1

УСТ. 0

TT

TT

TT

TT

S

S

S

&K

&K

&K

&K

C

C

C

C

& J

& J

& J

R

R

Q

Q3

Q2

Q1

Рисунок 37 – Сдвиговый регистр на JK-триггерах

Аналогичным образом можно организовать регистр со сдвигом информации влево. Для этого соединяются входы каждого триггера с выходом соседнего справа триггера. Примером сдвигового регистра может служить

К155ИР1 интегральной серии К155 (рисунок 38).

C1C2V1V2

D1D2D3D4

R6

Запись параллельной информации в этот регистр осуществляется по входам D1 ... D4 при V2 = 1 по спаду импульса положительной полярности на входе С2. Ввод последовательной информации осуществляется по входу V1 при V2 = 0. Сдвиг этой информации выполняется по спаду положительных импульсов на входе С1.

Рисунок 38 – Условное обозначение четырехразрядного универсального сдвигового регистра К155ИР1