КОМБИНАЦИОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Типы цифровых устройств

Цифровое устройство (ЦУ) обеспечивает преобразование совокупности цифровых входных сигналов Х в выходные сигналы У. Для формирования цифровых выходных сигналов используются ЦУ двух типов:

1) ЦУ выходные сигналы, у которых в некоторый момент времени t_n зависят только от совокупности (комбинации) сигналов Х, присутствующих на их входах в тот же момент времени t_n, и не зависят от входных сигналов, поступающих в предшествующие моменты времени. Иными словами, ЦУ этого типа «не помнит» предыстории поступления сигналов на его входы. Такие ЦУ принято называть комбинационными или ЦА без памяти.

2) ЦУ, выходные сигналы у которых в момент времени t_n определяются не только комбинациями входных сигналов Х, воздействующих в тот же момент времени t_n, но и сигналами, поступающими на входы в предшествующие моменты времени. В составе таких ЦУ обязательно присутствуют элементы памяти, внутреннее состояние которых отражает предысторию поступления последовательности входных сигналов. Подобные ЦУ принято называть последовательностными или, конечными автоматами (ЦА с памятью).

К комбинационным ЦУ относят следующие: дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, схемы сравнения, преобразователи кодов, комбинационные полусумматоры и сумматоры.

Шифраторы

Шифратором называется устройство, обратное дешифратору по функции выполняемого преобразования. Полный шифратор имеет n выходов и m=2 входов (рис. 3.1).

Рис. 3.1.

Такой шифратор преобразует десятичные цифры 0, 1, ..., 7 в трехразрядный двоичный код.

Номер набора	х7 х6 х5 х4 х3 х2 х1 х0	у2 у1 у0
	0 0 0 0 0 0 0 1 1 1	0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

На основе таблицы можно записать соответствующие ПФ для у₂, у₁, у₀, а затем выполнить необходимые действия по их минимизации. Но в данном случае можно воспользоваться особенностью закона функционирования данного ЦА. Анализ таблицы показывает, что единицу в младшем разряде двоичного числа имеют нечетные десятичные цифры 1, 3, 5, 7, т.е. на выходной шине младшего разряда должна быть логическая единица, если она есть на соответствующих входных шинах с номерами строк 1, 3, 5 или 7. Поэтому входные шины с указанными номерами должны быть подключены к выходу младшего шифратора через ИЛЭ ИЛИ. Единицу во втором разряде двоичного числа имеют десятичные цифры 2, 3., 6 и 7. Входные шины с этими номерами подключаются через второй ИЛЭ ИЛИ ко второму выходу шифратора, на котором формируется второй разряд двоичного кода.

Единицу в третьем разряде двоичного кода имеют десятичные цифры 4, 5, 6 и 7, входные шины с этими номерами должны быть соединены через ИЛЭ ИЛИ с выходом третьего разряда шифратора. Для кода нулевого набора сигнала на входы ИЛЭ ИЛИ не подаются. Кроме того, в каждый момент времени должен подаваться сигнал только по одной входной шине.

Дешифраторы

Дешифратором (ДС) называется комбинационное логическое устройство для обнаружения и регистрации определенных кодовых комбинаций, поступающих на его вход.

Если логику устройства описывают n двоичных переменных, то это устройство может иметь различных выходных состояний по числу возможных наборов из этих переменных и их отрицаний. Например, при двух входных переменных Х0 и Х1, когда n=2, дешифратор формирует выходных сигнала у0, у1, у2, у3. Его условное графическое обозначение имеет вид рис. 3.2. опознанная комбинация переменных вызывает сигнал истинности у_i=1 на той выходной шине дешифратора, номер которой совпадает с действующими на входе двоичным числом, т.е. с номером набора переменных.

Рис. 3.2.

Дешифраторы могут быть полными и неполными. Полный дешифратор служит для обнаружения всех m возможных наборов, а неполный дешифратор обнаруживает m<2 входных комбинаций, требуемых по условию задачи.

Различают одноступенчатые и многоступенчатые дешифраторы. Различные схемы дешифраторов сравнивают по двум основным показателям:

1) времени задержки сигнала t_зад.;

2) аппаратурным затратам (количеству корпусов интегральных схем).