Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Комбінаційні цифрові інтегральні пристрої

(комбінаційні цифрові мікросхеми)

Комбінаційні цифрові пристрої реалізують різні перетворення двійкових цифрових сигналів на основі комбінаційних логічних функцій. Основними типами таких пристроїв є суматори, шифратори і дешифратори, перетворювачі кодів, схеми рівнозначності кодів, схеми порівняння двійкових чисел, порогові схеми і мажоритарні елементи, мультиплексори і демультиплексори.

Суматори. Повний суматор - це пристрій, призначений для підсумовування трьох однорозрядних двійкових чисел, з яких два однорозрядних двійкових числа є доданками і одне однорозрядне двійкове число - значення переносу доданків. Розглянемо операцію складання двох чисел, для прикладу, ХІ=0110 і дс2=1101. Операція складання здійснюється від молодшого до старшого розряду порозрядно з врахуванням переповнення молодшого розряду:

Рис. 4.33. Схеми суматорів двох однорозрядних двійкових чисел:

а — на логічних елементах; б-з використанням суматорів однорозрядних.

Півсуматор виконує операцію підсумовування двох однорозрядних двійкових чисел без врахування переносу з молодшого розряду.

Реалізацію суматора, що складається з логічних елементів, наведено на рис.4.33,а, повний однорозрядний суматор на двох півсуматорах - на рис. 4.33,6.

Для підсумовування n-розрядних чисел необ-хідно п- 1однорозряд-них повних суматорів і один півсуматор у нульовому розряді.

Рис. 4.34. Суматори: а - К155ИМ1; б - К155ИМ2; в - К155ИМЗ.

Промисловість виготовляє у вигляді мікросхем суматори: однорозрядні К155ИМ1 (ТТЛ); дворозрядні К155ИМ2 (ТТЛ); чотирирозрядні К155ИМЗ (ТТЛ), К555ИМ6 і К555ИМ7 (ДТТЛШ), К561ИМ1 (КМОП) та ін. На рис. 4.34 наведено умовне графічне позначення мікросхем одно-, дво- і чотирирозрядних суматорів. Входи А і В - входи однорозрядних двійкових чисел, вхід С - вибір кристала; Р - вихід переносу при підсумовуванні старших розрядів, S -виходи результатів підсумовування двох розрядів.

На основі суматорів можна формувати порогові схеми, коли необхідно аналізувати k сигналів із п входів, тобто коли k вхідних сигналів дорівнюють "1". Аналогічно можна формувати мажоритарні схеми, коли необхідно аналізувати "1" на входах k = (n+1)/2 або більше число вхідних сигналів рівних "1".

Перемножники. Комбінаційні суматори дякуючи високій швидкодії застосовують в різних пристроях обробки цифрової інформації. На їх основі будуються пристрої перемноження чисел. Для перемноження двох чисел А і В можна просто число А додати до самого себе В раз. Це можна виконати комбінаційними суматорами, але більш швидше і економічніше просте додавання замінити додаванням із зсувом. Як видно з прикладу, часткові добутки однозначно визначаються множеним і черговим бітом множника. Частковий і -й добуток або дорівнює множеному, якщо В_і=1, або дорівнює нулю, якщо В_і=0. кожний слідуючий частковий добуток зсунутий на один розряд по відношенню до попереднього. Остаточний добуток отримується послідовним додаванням часткових добутків. Функціональна схема, що реалізує даний алгоритм на основі повних комбінаційних суматорів, показана на рис. 4.35. Операнди повних суматорів А_і В_j отримують за допомогою 2-входових схем. І аналогічно S₁ = А₁ В₁.

Приклад. 1 1 0 1 - множене

0 1 0 1 - множник

1 1 0 1

0 0 0 0 - часткові добутки

1 1 0 1

0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 1 - добуток

А₄А₃А₂А₁

В₄В₃В₂В₁

А₄В₁ А₃В₁А₂В₁А₁В₁

А₄В₂ А₃В₂А₂В₂А₁В₂

А₄В₃ А₃В₃А₂В₃А₁В₃

А₄В₄ А₃В₄А₂В₄А₁В₄

S₈S₇S₆S₅S₄S₃S₂S₁

А₄В₁ А₃В₂А₃В₁ А₂В₂А₂В₁А₁В₂А₁В₁

А₄В₂А₃В₃А₄В₃А₁В₃

А₄В₃ А₃В₄А₂В₄ А₁В₄

А₄В₄

S₈S₇S₆S₅S₄S₃S₂S₁

Рис. 4.35. Функціональна схема додавання із зсувом

Дешифратори (декодери). Повним дешифратором називається комбінаційна схема, яка має п входів і 2ⁿ виходів, що реалізують на кожному виході сигнал, який відповідає відповідній комбінації числа на вході, тобто кожній комбінації значень вхідних сигналів відповідає тільки один сигнал на виході. На рис. 4.35 наведено графічне позначення дешифратора. Функціонує дешифратор наступним чином. Якщо, для прикладу, на вхід мікросхеми К155ИДЗ подати двійкове число 0110, то на виводі № 14 буде сигнал.

Промисловість на сьогодні виготовляє низку спеціальних дешифраторів, які одночасно можуть керувати як індикаторами, так і аналоговим ключами.

Шифратори (кодери) виконують функцію, зворотну дешифраторам, тобто перетворюють унітарний код у двійковий або двійково-десятковий. Якщо з вихідних шин знімається ^-елементний код, то на вхід подається 2^к комбінацій у вигляді сигналів. Графічне зображення шифратора подано на рис. 4.36.

До комбінаційних елементів належать і перетворювачі кодів, які використовуються для дешифрації і шифрації цифрової інформації і перетворюють m-елементний код у п-елементний,

Рис. 4.37. Перетворювач коду К155ПП5

Рис. 4.36. Шифратор з пріоритетом К555ИВ3

Рис. 4.35. Дешифратор К155ИД3

при цьому відношення між числами т і п може бути довільне. Графічне зображення перетворювача двійкового коду для 7-сегментного індикатора наведено на рис. 4.37.

Мультиплексори. Мультиплексором називають комбінаційну схему, яка має п+2ⁿ входів і один вихід, де п - число адресних входів, а 2ⁿ- число інформаційних входів. Кожній адресі відповідає свій інформаційний вхід, сигнал якого при даній адресі і стробі проходить на вихід. Основним призначенням мультиплексора є комутація 2ⁿ вхідних сигналів в один у вигляді послідовного коду.

Схема мультиплексора на 16 каналів зі стробуванням наведена на рис. 4.38. На входи D подається комбінація двійкового коду (дані у вигляді паралельного коду), послідовність передачі яких на вихід F задається адресою на входах А. Зміна адреси повинна відображатися у такт подачі стробуючого імпульсу на вхід sq. Таким чином формується послідовний код інформації, яка надійшла на входи мікросхеми у вигляді паралельного коду.

Рис.4.38. Мультиплексор

Демультиплексор. Демультиплексор (розподілювач) виконує функцію, протилежну функціям мультиплексора. У демультиплексора є один вхід і кілька виходів (рис. 4.39).

Принцип роботи демультиплексора аналогічний мультиплексору, тільки виконує функцію розподілення послідовного коду у паралельний відповідно до поданої адреси на входи А. Необхідна присутність стробуючого імпульсу на вході S, частота зміни адреси повинна відповідати частоті стробу.

Поєднання комбінаційних цифрових схем дозволяє розробляти системи розпізнавання об'єктів через присвоєння їм відповідного коду (числа), спрощувати систему передачі і прийняття інформації по провідниках.

[1] В алгебрі логіки логічне додавання позначається знаком Ú, а логічне множення - Ù, інверсія – знаком інверсії над змінною (наприклад)

⇐ Предыдущая 56 57 58 59 60 61 62 63 6465