Мультиплексоры и демультиплексоры
Лекция по Электронике ч3
Гр. 2892-12 и 2802-22
Счетчики импульсов.
Счетчик импульсов (цифровой счетчик) — это последовательностное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета, заключающейся в изменении значения числа в счетчике на 1. По существу счетчик представляет собой совокупность соединенных определенным образом триггеров. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчики обозначают через СТ (от англ. Counte).
По структуре счетчики делятся на последовательные (каскадные), параллельные и параллельно-последовательные, которые отличаются способом подачи счетных импульсов на входы разрядов счетчика. В последовательном счетчике счетные импульсы поступают только на вход первого разряда, а с его выхода переходят- на вход второго разряда. Таким образом, вход каждого последующего разряда счетчика соединен с выходом предыдущего. В параллельном счетчике счетные импульсы одновременно поступают на входы всех разрядов счетчика, однако благодаря внутренней организаuии счетчика каждому счетному импульсу соответствует срабатывание только определенных разрядов.
Для получения больших значений модуля пересчета используют каскадное соединение параллельных счетчиков. Такие параллельно-последовательные счетчики имеют более высокое быстродействие, чем последовательные, и требуют меньших аппаратурных затрат,
|
|
|
Цифровые счетчики можно получить, используя совокупность простейших триггерных и логических микросхем. Имеются также многоразрядные универсальные счетчики, выполненные в виде одной микросхемы высокого уровня интеграции (например, микросхемы К155ИЕ7, К564ИЕ14 и др.).
Интегральные микросхемы счетчиков. Промышленность выпускает большое количество интегральных микросхем счетчиков, построенных на транзисторно транзисторной логике (ТТЛ), эмиттерно-связанной логике (ЭСЛ) и комплементарных полевых транзисторах (КМОП). В табл. 1 приведены основные типы счетчиков различных серий интегральных микросхем. Условное обозначение интегральных микросхем счетчиков состоит из обозначения серии (трех или четырех цифр), функционального назначения (двух букв ИЕ) и порядкового номера разработки (от одной до трех цифр)
Таблица 1
Регистры.
Регистр – это последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n – разрядных двоичных чисел и выполнения преобразования над ними. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Типичными являются следующие операции: - прием слова в регистр; - передача слова из регистра; - поразрядные логические операции; - сдвиг слова вправо или влево на заданное число разрядов; - преобразование последовательного кода в параллельный и обратно; - установка регистра в начальное состояние (сброс). Регистры классифицируются по следующим видам: - накопительные (регистры памяти, хранения); - сдвигающие. В свою очередь сдвигающие регистры делятся:
|
|
|
По способу ввода-вывода информации: - параллельные, - последовательные, - комбинированные. По направлению передачи информации: - однонаправленные, - реверсивные.
Количество триггеров определяет разрядность регистра. Регистры могут выполнять также операции приема, передачи и преобразования информации, обеспечиваемые системой управления. Важнейшими показателями регистра являются число разрядов и быстродействие устройства. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.
|
|
|
Шифратор
Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду. Шифратор иногда называют «кодером» (от англ. coder) и используют, например, для перевода десятичных чисел, набранных на клавиатуре кнопочного пульта управления, в двоичные числа. Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным, если не все, то неполным. Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением п == 2 m , где п — число входов, т — число выходов. Так, для преобразования кода кнопочного пульта в четырехразрядное двоичное число достаточно использовать лишь 10 входов, в то время как полное число возможных входов будет равно 16 (п = 2 4 = 16), поэтому шифратор 10 х 4 (из 10 в 4) будет неполным. Для шифратора, показанного условно на рис. 5. n=5, m=3
Функциональная схема шифратора на элементах ИЛИ и его условное обозначение
Дешифратор Дешифратором называется комбинационное устройство, преобразующее n разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду. Число входов и выходов в так называемом полном дешифраторе связано соотношением m= 2 n, где n – число входов, а m — число выходов. Если в работе дешифратора используется неполное число выходов, то такой дешифратор называется неполным. Так, например, дешифратор, имеющий 4 входа и 16 выходов, будет полным, а если бы выходов было 10, то неполным.
|
|
|
Условное обозначение дешифратора
Преобразователи кодов
Преобразователи кодов. Преобразователями кодов, в общем случае, называют устройства, предназначенные для преобразования одного кода в другой, при этом они часто выполняют нестандартные преобразования кодов. Преобразователями кодов обозначают через X/Y. Преобразователями кодов в виде микросхем выпускаются для таких операций, как преобразования двоично-десятичного кода в двоичный и обратного преобразования, для преобразования двоичного кода в код управления шкальными, матричными или сегментными индикаторами, и др.
Компаратор
Компаратор (цифровой) — логическое устройство, обеспечивающее сравнение двух многоразрядных двоичных чисел А и В, разряды каждого из которых подаются порознь на его входы (рис. ).
Функциональная схема цифрового компаратора для сравнения двоичных чисел А и В
На практике одно из чисел (например, А) является неизменным, а другое (В) изменяет свое значение от такта к такту. В момент равенства их значений на выходе компаратора формируется сигнал 1. Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел, заданных в двоичном коде. Цифровые компараторы имеют три выхода и могут определять равенство двух двоичных чисел А и В с одинаковым количеством разрядов либо вид неравенства А>В или А<В
Цифровые компараторы выполняют, как правило, в виде самостоятельных микросхем.
Интегральные микросхемы преобразователей кодов, шифраторов и дешифраторов. Промышленность выпускает большое количество различных микросхем преобразователей кодов, шифраторов и дешифраторов, некоторые из которых приведены в табл. 2
Таблица 2
На базе микросхем, приведенных в табл.2, возможно проектирование пре образователей кодов, шифраторов и дешифраторов различной степени сложности. Кроме приведенных специализированных микросхем иногда используют программируемые запоминающие устройства, которые применяют для вывода различных символов на экран монитора при управлении от двоичного кода. К таким элемен там относятся микросхемы ПЗУ типа К155РЕ21... К155РЕ24, которь1е используются в качестве преобразователей двоичного кода в код русского, латинского алфавита, код арифметических и дополнительных символов
Мультиплексоры и демультиплексоры
Мультиплексоры. Мультиплексором называют функциональный узел, который обеспечивает передачу цифровой информации, поступающей по нескольким входным линиям связи, на одну выходную линию. Выбор входной линии, информация с которой поступает на выход, осуществляется при помощи сигналов, поступающих на адресные входы.
Обобщенная схема мультиплексора приведена на рис.1. Мультиплексор
МИХ (Mнltiplexer) в общем случае можно представить в виде коммутатора, управ ляемого входной логической схемой. Входные логические сигналы Х; поступают на входы коммутатора и через коммутатор передаются на выход У. Управление коммутатором осуществляется входной логической схемой. На вход логической схемы подаются адресные сигналы Ak (Adress). Мультиплексоры могут иметь дополнительный управляющий вход Е (ЕnаЫе), который может выполнять стробирование выхода У. Кроме этого некоторые мультиплексоры могут иметь выход с тремя состояниями: два состояния О и 1 и третье состояние - отключенный выход (выходное сопротивление равно бесконечности). Перевод мультиплексора в третье состояние производится сигналом ОЕ (Output ЕnаЫе).
Рис1
Большинство мультиплексоров способно передавать сигналы информации Х только в одном направлении от входа на выход. Однако имеются мультиплексоры, которые могут передавать информационные сигналы в обоих направлениях. Такие мультиплексоры называются двунаправленными. Двунаправленные мультиплексоры способны передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы В литературе такие мультиплексоры часто называют селекторами-мультиплексорами (Data Selector-Multi plexer).
Помимо основного назначения коммутации входных сигналов мультиплексоры находят применение в сдвигающих устройствах, делителях частоты, триггерных устройствах и др.
Демультиплексоры. Демультиплексором ( DMX ) называют функциональный
узел, который обеспечивает передачу цифровой информации, поступающей по одной линии, на несколько выходных линий. Выбор выходной линии осуществляется при помощи сигналов, поступающих на адресные входы. Таким образом, демультиплексор выполняет преобразование, обратное действию мультиплексора.
Рис2
Обобщенная схема демультиплексора, она сходна с мультиплексором (рис2)
Для обозначения коммутационных возможностей демультиплексоров можно пользоваться записью, аналогичной мультиплексорам (1-п), где п - число выходов демультиплексора. Демультиплексоры, как и мультиплексоры, могут быть полными и неполными. Деление мультиплексоров на эти две категории производится так же, как и у мультиплексоров, с той лишь разницей, что под п понимается число выходов, а не входов, как в мультиплексоре.
Интегральные микросхемы демультиплексоров, так же, как и схемы мультиплексоров, можно разделить на группы по следующим признакам:
• По числу выходов;
• по числу демультиплексоров в одном корпусе;
• по наличию стробирующего импульса Е,
• по способности передавать сигналы в двух направлениях.
Поскольку функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов, их условное обозначение сделано одинаковым, а именно ИД. Поэтому такие микросхемы часто называют дешифраторами-демультиплексорами.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!