Компютерна схемотехніка

1. Лінійні дешифратори. Функції алгебри логіки, таблиці істинності та структурна схема. Оцінка їх складності та швидкодії. Каскадування дешифраторів
Дешифратори – це комбінаційні вузли призначені для перетворення n-розрядного позиційного коду в унітарний код.
Функціональне позначення дешифраторів:
Позначення на схемі К155ND7.
Логіка роботи дешифратора може бути описана наступним співвідношенням, що визначає зв’язок між вхідними сигналами і вихідними сигналами пристрою.
Для дешифратора 3×8 таблиця істинності має наступний вигляд (з інверсними виходами):
x3
x2
x1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
В найпростішому випадку таку схему можна реалізувати з допомогою тривходових кон’юнкторів.
Складність такого пристрою, побудованого за лінійною схемою, визначається кількістю елементів, що формують вихідні сигнали і визначається: L = 2n .
Вартість за Квайном: K = n2n .
Час затримки визначається часом проходження каскаду: t = tз .
Окрім лінійних схем за структурною будовою розрізняють ще каскади і пірамідальні дешифратори.
При каскадній побудові дешифратор використовує методику розбиття дешифрованого слова на кілька підслів. При цьому в окремому каскаді проводиться дешифрації одного підслова, в наступному каскаді дешифруються слова з допомогою кон’юнкції вихідних сигналів дешифратора до повного слова.
В загальному в каскадних дешифраторах кількість входів на окремих дешифраторах підслів є меншою, але число схем, що забезпечують те саме перетворення, залишається тим самим або дещо зростає.
В таблиці істинності для каскадних дешифраторів виділяють блоки за певним значенням вхідних змінних. Структурна схема такого дешифратора розділяється на вхідний та наступні до вхідного каскади.
Функції логічних виходів в цьому випадку записуються як лінійна комбінація дешифрованих підслів. Для n=3 можемо записати:
Каскадні схеми зручно використовувати для дешифрації логічних функцій багатьох змінних, якщо їх потрібно реалізовувати з допомогою елементів з малою кількістю реальних фізичних кодів.
В загальному випадку при проектуванні каскадних дешифраторів на базі логічних елементів з показником М<n (показник об’єднання за входом, n – кількість змінних) основним завданням є забезпечити максимальні швидкодії пристроїв при мінімальній складності схеми. Тоді всі змінні, тобто кодове слово з n розрядів, розбиваються на підслова по розрядів, - розрядність підслова, m – число розрядів підслова.
Швидкодія оптимізаційного пристрою оцінюється співвідношенням:
Складність схеми описується числовим рядом:
, ni – розрядність кодових підслів. Мінімальна складність одержується тоді, коли
.
В пірамідальних дешифраторах схемотехнічною особливістю є те, що кожна конституанта одиниці в певному каскаді формується за допомогою дешифрованого підслова з певної кількості вхідних розрядів і додаткового сигналу, тобто змінної, яка ще не була задіяна в дешифрації.

Час затримки:
Складність схеми:
Наприклад, для функції трьох змінних пірамідальний дешифратор можна реалізувати за наступною схемою.
Недоліком пірамідальних дешифраторів є ускладнення топології схеми при зростанні їх розрядності, тому більшого застосування набули дешифратори, які будуються за каскадною та лінійною схемою.
Для реалізації комбінаційних схем використовують регулярні структури, в яких окрім вхідних сигналів змінних Аі та вихідних дешифрованих сигналів застосовують керуючі сигнали Вr для каскадного нарощування регулярних структур.
Різновидністю дешифраторів є схеми, які використовуються для керування індикаторними пристроями.
2. Мультиплексори і демультиплексори. Їх призначення, функції алгебри логіки, таблиці істинності та синтез структурних схем. Каскадування мультиплексорів і демультиплексорів
Мультиплексори – пристрої, призначені для комутації кількох інформаційних сигналів на один інформаційний канал. В загальному випадку можна комутувати кілька груп сигналів на одну інформаційну шину. Розрізняють мультиплексори цифрових та аналогових сигналів.
В І випадку комбінаційна схема, що забезпечує мультиплексування, може довільним чином трансформувати набір вхідних сигналів, але повинна забезпечуватись тільки відповідність вихідного сигналу до одного з інформаційних сигналів, що подаються на вхід пристрою.
При мультиплексуванні аналогових сигналів комбінаційні схеми використовуються тільки для комутації відповідних аналогових ключів, під’єднаних до заданого інформаційного входу.
В інтегральних схемах мультиплексора розрізняють вхідні інформаційні сигнали, сигнали керування та сигнали адресації.
При реалізації комбінаційної схеми доцільно розділити адресні та інформаційні коди, згрупувавши їх у дві шини.
E
D0
D1
A
Q
0
0
1
0
D0
0
0
1
1
D1
1
0
1
0
×
1
0
1
1
×
Активація інформаційних сигналів забезпечується за допомогою двовходових диз’юнкторів.
Демультиплексори призначені для комутації одного інформаційного сигналу на кілька входів. Умовне позначення мультиплексора:

Логічні функції, які описують вихідні стани мультиплексора, враховують як інформаційні, так і адресний сигнали, а також сигнал керування.
Комбінаційна схема для мультиплексора дещо простіша, оскільки вхідний сигнал лише один.
Багаторозрядні комутатори сигналів розробляють на основі уніфікованих інтегральних схем з меншою розрядністю, використовуючи каскадування. Головний принцип стосується вибору адресації молодших і старших сигналів, який забезпечується від першого вхідного до другого вихідного каскаду.
Мультиплексор 16×1 може бути побудований на основі чотирьох входових елементів. Така структура ще має назву мультиплексного дерева. Сигнал синхронізації Е об’єднується для всіх вузлів одночасно.
Аналогічним чином будується демультиплексне дерево, тоді кількість інтегральних вузлів буде зростати від першого до останнього каскаду. Схема такого демультиплексора 1×16 має вигляд:
Для комутації цілих шин можна використовувати демультиплексори побудовані на основі дешифраторів.

В якості комутуючих елементів вихідного каскаду в цифрових схемах можна застосовувати логічні кон’юнктори. Узагальнена схема такого демультиплексора включає багатоканальний вхід сигналів хn , шину керування y і вихідні ключі, згруповані по n елементів.
3. Перетворювачі кодів. Функціональний опис, таблиці істинності та структурні схеми перетворювачів прямого коду в обернений та додатковий
За функціональним значенням комбінаційні схеми перетворювачів кодів є найбільш розповсюдженими. В першу чергу це схеми перетворення двійкових чисел в обернений чи доповнюючий код, схеми переходу із однієї системи числення в іншу, схеми шифрування і дешифрування.
Перетворювачі прямого коду в зворотній повинні отримувати додатковий розряд знаку числа, тобто, маючи n-1 вхід, вони повинні мати n виходів.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию