Методички / 1 / vychislitelnaya_tekhnika_zakharov

из вариантов восьмивходового полного шифратора с единичными активными значениями входных сигналов представлена в таблице 3.6.

Для построения схемы шифратора рассмотрим закономерности формирования двоичных переменных на его выходах. Выход y1 соответствующий младшему разряду выходного кода, имеющему вес 1, должен принимать значение 1 при возбуждении любого из нечетных входов. Следовательно, это должен быть выход ЛЭ ИЛИ, к m/2 входам которого подключены все входы с нечетными номерами, то есть такими, двоичное представление номера которых в младшем разряде имеет 1 (рис. 3.10, б).

б

Рис. 3.10. Условное графическое обозначение шифратора (а); построение шифратора с помощью схем ИЛИ (б)

Следующий выход Y2, имеющий вес 2, должен возбуждаться при подаче сигнала на входы с номерами 2, 3, 6, 7, то есть с номерами, двоичное представление которых во втором по старшинству разряде имеет единицу. Следовательно, Y2 также формируется элементом ИЛИ, имеющим m/2 входов. Таким образом, в общем случае Yk формируется элементом ИЛИ с числом входов m/2, на который подаются те из входных переменных, двоичное представление номера которых в k-м разряде имеют единицу.

63

При практической реализации шифратора может оказаться выгоднее использовать элементы И-НЕ. Тогда, в соответствии с двойственностью операций конъюнкции и дизъюнкции, входные переменные нужно брать с инверсией.

Рассмотренный шифратор обладает рядом недостатков:

1)невозможно наращивать информационную емкость (число входов и выходов), соединяя между собой шифраторы меньшей емкости;

2)для правильной работы шифратора необходимо, чтобы возбужден был всегда строго один из входов. Во всех других случаях получаемый на выходе сигнал не отражает реальной ситуации на входе.

От этих недостатков свободен приоритетный шифратор. Такой шифратор работает как и рассмотренный, когда возбужденным является единственный вход. Когда возбуждено несколько входов, на выходе формируется число, указывающее минимальный из номеров возбужденных входов. Так, если возбуждены входы 3, 5, 6, то на выходе установится код числа 3.

Чтобы выделить ситуацию, когда отсутствуют возбужденные входы, в приоритетном шифраторе имеется дополнительный выход Р, называемый выходом признака невозбуждения. Двоичная переменная Yp, формируемая на этом выходе, принимает значение 0, когда возбужден по крайней мере один из входов, и значение единицы в противном случае. Условное обозначение приоритетного шифратора с инверсными входами и выходами, имеющего m = 8 и n = 3, показано на рис. 3.11. Чтобы сделать возможным наращивание информационной емкости шифратора, в него введен дополнительный вход разрешения Е.

64

E PCD

Х0 0

Х1 1

Рис. 3.11. Условное обозначение приоритетного шифратора

С той же целью выходы Y1, Y2, Y3 выполняют либо с открытым коллектором, либо с тремя устойчивыми состояниями. Когда переменная ХЕ на разрешении равна 1, шифратор функционирует в соответствии с рассмотренным правилом. В противном случае сигнал на выходе Р принимает значение 1, а все остальные выходы переводятся в непроводящее состояние.

3.6. Мультиплексоры

Мультиплексоры обеспечивают коммутацию на выходе одного из нескольких информационных входных сигналов в соответствии с заданным кодом на управляющих входах. Условное графическое обозначение одного из вариантов мультиплексора представлено на рис. 3.12. В зависимости от комбинации сигналов управления Х1, Х2, Х3 он обеспечивает коммутацию одного из восьми информационных входных сигналов D0 – D7 на выход Y.

Сигнал синхронизации V в данном случае имеет нулевое активное значение, разрешающее передачу информации с одного из входов на выход.

Структурная формула, определяющая функционирование рассматриваемого восьмивходового мультиплексора, имеет вид:

Рис. 3.12. Условное графическое обозначение мультиплексора

Мультиплексор можно реализовать с помощью ЛЭ заданного базиса. В его структуру можно ввести и более сложные цифровые устройства. Сопоставляя формулы (3.1) и (3.2), можно заметить, что для каждого входа D комбинации сигналов управления Х1, Х2, Х3 в мультиплексоре такие же, как и в дешифраторе. Следовательно, составной частью мультиплексора является дешифратор.

Структурная схема одного из возможных вариантов мультиплексора с четырьмя информационными входами D0 – D3 приведена на рис. 3.13.

Рис. 3.13. Схема мультиплексора с четырьмя информационными входами

66

3.7. Демультиплексоры

Демультиплексоры представляют собой цифровые устройства для коммутации информационного входного сигнала в одном из нескольких выходов в соответствии с заданным кодом на управляющих входах. Иными словами, демультиплексоры решают задачи обратные мультиплексированию. Условное графическое обозначение демультиплексора с четырьмя информационными выходами представлено на рис. 3.14. Структурные формулы, определяющие формирование выходных сигналов такого демультиплексора, имеют вид:

Рис. 3.14. Условное графическое обозначение демультиплексора

Точно такими же выражениями определяется формирование выходных сигналов дешифратора, использующего синхронизацию по входу D. Поэтому в качестве демультиплексора можно применять дешифратор, в котором информационный входной сигнал подан на вход синхронизации. Примером является реализация 2-разрядного демультиплексора с нулевыми активными сигналами на основе рассмотренного выше сдвоенного дешифратора К155ИД4 (см. рис. 3.6, б). Если первый разряд DP подать на вход V1, а второй разряд DP – на вход V3, то, в зависимости от комбинаций значений Х1, Х2, можно обеспечить коммутацию этого 2-разрядного кода DP1DP2 на любой из четырех выходов Y. На остальные входы синхронизации V2 и V4 можно подать постоянные значения (V2 = 1, V4 = 0), либо использовать их для организации синхронной передачи информации на выходы (рис. 3.15).

67

Таблица 3.7

Ячейки, в которых функция не определена, отметим знаком * и доопределим их единицами. Покрытие содержит четыре прямоугольника. Следовательно, минимизированная ДНФ этой функции должна содержать четыре элементарных произведения, что и показано на этом же рисунке.

F1 X1 X 2 X4 X 2 X3 X3 X4 .

Аналогично, доопределив единицами все неопределенные значения функций F2 и F3, получим для них наилучшие покрытия и минимальные дизъюнктивные формы, показанные на рис. 3.18, а, б.

F2 X1 Х3 X2 X4 X2 X4 ; F3 X1 X2 X3X4 X3X4 .

При минимизации функции F4, представленной на рис. 3.19, ячейку с координатами 1010 доопределим нулем. Формула минимизированной функции при этом существенно упростится.

F4 Х3 X4 X2 .

70