Схемотехника / Учебники и методички / lect14_m5_vt_vt_aloiscevm_niy06

Таблица 5.6

Таблица истинности для ИС 564ИП2 (CD4585AK)

на выход при условии А = В независимо от значения сигнала f , можно реализовать структуру, показанную на рис.5.7, где на входы f всех младших микросхем всё равно что подавать, а входы f и f самой младшей микросхемы и вход f самой старшей можно использовать в качестве управляющих.

Значения сигналов, которые надо подавать на эти управляющие входы, чтобы получить требуемые отношения, приведены в табл.5.7.

Таблица 5.7

Установление выходных соотношений для 564ИП2 (CD4585AK)

564ИП2 (CD4585AK)

На основании рассмотренного можно записать следующие выражения:

F≥ при f f f = 010.

Из табл.5.6 следует, что пара сигналов f и f не транслируется

на выходы с сохранением отношений при условии А = В, поэтому данная микросхема не может быть использована в качестве преобразователя двух пятиразрядных чисел в два одноразрядных при сохранении отношений между ними. Она может быть использована только в режиме преобразователя двух четырёхразрядных слов в два одноразрядных при единственной комбинации входных расширительных сигналов

f f f = 011. Это позволяет реализовать структуру, аналогичную по-

казанной на рис.5.5, как шестнадцатиразрядный компаратор (здесь на входы f f f микросхем DD1 - DD4 надо подать набор 011, а в каче-

стве управляющих входов использовать расширительные входы микросхемы DD5) и структуру, аналогичную показанной на рис.5.6 в качестве

двадцатиразрядного компаратора (здесь на входы f f f микросхем DD1 - DD4 надо подать набор 011, на вход f микросхемы DD5 всё равно, что подавать, а входы f , f DD5 и f DD6 использовать в ка-

честве управляющих в соответствии с табл.5.7). Если на эти управляющие входы подать набор 011, то схему можно использовать в качестве преобразователя двух двадцатиразрядных чисел в два одноразрядных числа с последующим использованием его для создания 100-разрядного компаратора, в котором последовательно будет включено не более трёх микросхем [8]. Аналогично работает и микросхема К561ИП2.

1.4.Структуры на микросхеме CD4063B

Вмикросхеме CD4063B выходные сигналы реализуются по уравнениям (5.7), (5.9) и (5.11), причём уравнение (5.7) имеет вид

где в качестве переменных F< и F> выступают непосредственно выходные сигналы.

Используя уравнения (5.7), (5.9) и (5.18), составим таблицу истинности (табл.5.8) и проанализируем её. Прежде всего отметим, что сигналы F< и F> при выполнении соответствующих условий А < B и A > B

никак не зависят от сигналов f , f и f , а любые наборы последних

при условии А = В идентично не транслируются на выходы. Однако, поскольку комбинации сигналов F<F=F> вида 100, 010 и 001 младшей микросхемы при выполнении условия А = В на следующей за ней стар-

шей микросхеме транслируются на выход последней, на данной микросхеме можно строить компаратор по структуре, приведённой на рис.5.3.

Таблица 5.8

Таблица истинности для ИС CD4063B

CD4063B

Выясним, работает ли эта микросхема в режиме преобразователя разрядности кодов. Из табл.5.8 при А = В следует, что пара сигналов f

и f транслируется на соответствующие выходы независимо от значения сигнала на входе f . Равенство транслируется как 00→00 или

11→11. Следовательно, данная микросхема работает в режиме преобразователя двух пятиразрядных слов в два одноразрядных слова с сохранением отношений между ними.

Что надо подавать на расширительные входы младшей микросхемы (рис.5.3) зависит от того, какие отношения необходимо получить на выходе. Это отражено в табл.5.9, полученной на основе табл.5.8. Так как

в табл.5.9 представлены все 8 наборов сигналов f , f и f , то любые

другие комбинации сигналов на выходах F<, F= и F> не могут быть реализованы.

Таблица 5.9

Установление выходных соотношений для ИС CD4063B

Отношения, требуемые Входы

на выходах

CD4063B

На основании рассмотренного можно записать выражения:

Итак, на микросхеме CD4063B можно реализовать все структуры, приведённые на рис.5.3 - рис.5.6, нужно помнить только, что на вход f

всех микросхем, работающих в режиме преобразователя кодов, всё равно что подавать, а управляющие сигналы необходимо устанавливать в соответствии с табл.5.9.

1.5. Восьмиразрядные компараторы

Кроме перечисленных выше структур четырёхразрядных компараторов выпускаются и восьмиразрядные компараторы. Приведём лишь их краткий обзор. Сгруппируем микросхемы по идентичности цоколёвки их выводов, выделив их общие черты и отличия.

Функциональное обозначение микросхем `LS682 ... 685 приведено на рис.5.8,а. Эти микросхемы имеют следующие общие характеристики:

•отсутствуют расширительные (каскадные) входы;

•реализуются только соотношения F= и F> с активным нулём на выходах;

•входы А и В снабжены триггерами Шмитта, которые обеспечивают гистерезис 0,4 В.

Различия заключаются в следующем:

•выходы ИС `LS682 и 684 выполнены по стандартной схеме с двумя состояниями;

•выходы ИС `LS683 и 685 выполнены по схеме с открытым коллектором;

•входы В ИС `LS682 и 683 имеют внутренние резисторы 20 кОм, подключенные к выводу источника питания +5 В, что позволяет подавать на них переключательные (релейные) данные.

Выход F< при использовании данных ИС может быть реализован подключением выходов F= и F> ко входам внешнего двухвходового вентиля И-НЕ.

Функциональное обозначение ИС `LS686 и 687 приведено на рис.5.8,б. Общие характеристики у них такие же, как и у ИС

`LS682...685. Обе микросхемы имеют стробирующие входы Е1 и Е2 с активным нулём на них. Вход Е1 стробирует выход F=, а Е2 - выход F>. Выходы ИС `LS686 выполнены по стандартной схеме с двумя состояниями, а ИС `LS687 - по схеме с открытым коллектором.

Функциональное обозначение ИС `АS866 приведено на рис.5.8,в. Она имеет два расширительных (каскадных) входа f и f и вход М

модификации операции. При М = 1 сравниваются числа без знака (логическое сравнение), а при М = 0 сравниваются числа со знаком, представленные в дополнительном коде (арифметическое сравнение), причём знаковыми разрядами являются соответственно старшие разряды чисел а7 и в7. Микросхема имеет выходы F< и F>, выполненные по стандартной схеме с двумя состояниями, и выход F=, выполненный по схеме с открытым коллектором, что позволяет использовать операцию «монтажное И» при наращивании разрядности сравниваемых слов. Оба входа А и В и все три выхода F<, F=, F> снабжены тактируемыми потенциалом регистрами памяти, позволяющими устранить логические состязания сигналов. Активными сигналами на входах LA (load A), LB (load B) и LO (load output) являются логические единицы. Хранение входных и выходных данных осуществляется при LA = LB = LO = 0. Регистры хранения прозрачны, если на входах LA, LB, LO установлено значение логической единицы. Регистр числа В может быть обнулен для обеспечения быстрого сравнения числа А с нулём. Функциональное обозначение ИС `АS855 приведено на рис.5.8,г. Эта микросхема выполняет высокоскоростное арифметическое (М = 0) или логическое (М = 1) сравнение двух восьмиразрядных слов. Для числа А предусмотрен регистр памяти, тактируемый потенциалом. Регистр прозрачен при LA = 1 и хранит слово при LA = 0. Структуры многоразрядных компараторов на данной микросхеме приведены в [23]. Структура ИС `AC11885 аналогична ИС `АS855 и отличается только цоколёвкой выводов.

Дополнительно можно указать следующие микросхемы компараторов: 9324 [6], МС10166 (ЭСЛ), МС14585 (КМОП). Возможно построение компараторов по величине и на микросхемах АЛУ и сумматорах

[24].

2. Компараторы тождественности

Хотя в качестве компаратора тождественности может быть использован любой компаратор по величине (иногда с дополнительным внешним вентилем), в большинстве случаев целесообразнее применять специализированные ИС. Проведем их краткий обзор.

Отечественная промышленность выпускает два типа ИС: 559СК1 (аналог DC102A) и 559СК2 (аналог DM8136) (рис.5.9,а и б). ИС

559СК1 - восьмиразрядный компаратор, выход F= которого реализован по схеме с открытым коллектором, что позволяет легко наращивать раз-

рядность сравниваемых слов. ИС 559СК2 - шестиразрядный компаратор с фиксацией результата в триггере, управляемым потенциалом. Выход F= реализован по схеме с открытым коллектором [8].

На рис.5.9,в приведено функциональное обозначение стробируемых восьмиразрядных компараторов `ALS518, 519, 520 (`AC11520), 521 (`AC11521; 688) и 522 (689), имеющих идентичную цоколёвку выводов. ИС `ALS518, 520 и 522 имеют на входах В внутренние резисторы 20 кОм, подключенные к выводу источника +5 В. ИС `ALS518 и 519 реализуют на выходе функцию F= по схеме с открытым коллектором. ИС `ALS520 и 521 реализуют функцию F= со стандартным выходом на два состояния. ИС `ALS522 реализует функцию F= по схеме с открытым коллектором. Примеры каскадирования этих компараторов приведены в работе [23].

На рис.5.9,г приведено функциональное обозначение ИС `ALS29806. Это шестиразрядный компаратор, выход которого управляет встроенным дешифратором «1 из 4-х». Реализуются следующие выходные сигналы:

F E( A B) ;

ACK F C , ACK (Acknowledge) - подтверждение;

y0 F x1 x0 ;

y1 F x1x0 ;

y2 F x1 x0 ;

y3 F x1x0 .

На рис.5.9,д приведено функциональное обозначение девятиразрядного стробируемого компаратора `ALS29809. Он реализует следующие выходные сигналы [23]:

F E( A B) ;

ACK F C .

Примеры каскадирования двух последних ИС приведены в работах

[23] и [8].