Преобразователь произвольных кодов
Так называют кодирующее устройство, функции которого могут быть заданы только таблицей истинности.
входы |
выходы |
а1а0 |
в2в1в0 |
0 0 0 1 1 0 1 1 |
1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 |
Пример: Различают два способа схемной реализации преобразователя кодов.
1. Синтез независимых одновыходных функций
b0
b1
b2
a0
a1
&
1
1
&
&
1
1
Error: Reference source not found
b0= ā1 a0+ a1 ā 0
b1= a1 ā 0
b2= ā 1 ā 0
2. Реализации таблицы истинности соединением дешифратора с шифратором. Поскольку выходы дешифратора и входы шифратора обозначаются не двоичным, а десятичным кодом, дописываем таблицу истинности в виде
-
А
В
0
1
2
3
4
1
3
0
А затем соединяем выходы дешифратора с входами шифратора в соответствии с этой таблицей.
01
2
3
a0
a1
b0
b1
b2
0
1
2
3
4
5
6
7
CD
1
2
4
1
2
DC
Error: Reference source not found
Программируемые логические матрицы pla
Простота разработки преобразователей произвольных кодов с использованием пары дешифратор – шифратор обусловила выпуск микросхем ПЛМ (PROGRAMMABLE LOGIK ARRAY – PLA, где ARRAY – матрица, решетка, сетка).
1
a1
+
выжигаемые перемычки
К556РТ1
n=16
k=48
m=8
E
&
&
&
an
a2
+
Y1
+
& 1
1
1
.
.
.
.
.
.
. . .
& 2
. . .
& K
. . .
. . .
1
.
.
.
1
.
.
.
.
.
.
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
=1
Y2
=1
Ym
=1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Дешифратор
Шифратор
Error: Reference source not found
ПЛМ имеет n входов, k логических элементов И с 2n входами – K (2nИ) - , выходы которых образуют K вертикальных мин. К этим K вертикальным шинам подключены m элементов ИЛИ с K входами – m (KИЛИ), - выходы которых подключены к схемам исключающего ИЛИ, выполняющих роль программируемых инверторов.
Y1
Y2
Y3
.
.
.
Ym
a1
a2
a3
.
.
.
an
1
2
3
.
.
.
n
E
1
2
3
.
.
.
m
PLA
E
Error: Reference source not found
В линии связи включены специальные выжигаемые перемычки, выполненные из определенного материала (нихром, кристаллический кремний) или в виде специальных р–n переходов так, чтобы их можно было выборочно разрушать (выжигать) оставляя лишь те связи, которые нужны потребителю ПЛМ.
В ряде типов ПЛМ выжигать перемычки может сам потребитель, надевая на соответствующие выводы микросхемы импульсы тока определенной амплитуды и длительности в соответствии с паспортом на микросхему. Для этого изготавливают так называемый программатор, который формирует эти мощные короткие импульсы тока.
Техническая реализация элементов И и ИЛИ такова, что после выжигания перемычек на и ни к чему не подключенных входах ИЛИ обеспечивается уровень логического нуля, а на аналогичных входах И – лог.1.
Разновидностью ПЛМ является ПМЛ – программируемая матричная логика PROGRAMMABLE ARRAY LOGIK – PAL, отличающаяся тем, что в ней выходные элементы ИЛИ не могут произвольно подключаться к выходам любых элементов И, как в ПЛМ. В ПМЛ каждый элемент ИЛИ шифратора постоянно подключен к определенной группе входов элементов И шифратора (группе вертикальных шин). Достоинство ПМЛ в сокращении числа прижигаемых перемычек, а значит, есть выигрыш в цене, надежности, быстродействии. Серьезное изучение статистики проектируемых схем позволило изготовителем ограничиться совсем небольшим числом типов микросхем ПМЛ.
Пример программирования: 4-х разрядный двоичный входной код преобразуем в семисегментный код индикатора.
№ |
Входы |
Выходы |
||
|
|
g f |
e |
d c b a |
|
a16 … a5 a4 a3 a2 a1 |
Y8 Y7 Y6 |
Y5 |
Y4 Y3 Y2 Y1 |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 x … x 0 0 0 0 |
x 0 1 x 0 0 x 1 0 x 1 0 x 1 1 x 1 1 x 1 1 x 0 0 x 1 1 x 1 1 |
1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 |
1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
В ПЛМ Л556 РТ1 16 входов, которые напрямую или через входные инверторы подключены к входам 48 Л.Э. и входного дешифратора ПЛМ. Используем лишь первые 4 входа а1 а2 а3 а4, следовательно выжигаемые перемычки, соединяющие остальные входы микросхем и их инверсии с входами нужных нам 10 Л.Э. И дешифратора, должны быть разрушены. Входы остальных 38 Л.Э. И могут быть подключены как угодно, ведь эти Л.Э. И не используются.
Входной дешифратор из 10 Л.Э. И в ответ на 4-х разрядный входной двоичный код должен вырабатывать на своих выходах, т.е. на первых десяти вертикальных шинах ПЛМ, унитарный код другими словами только на одной их этих десяти выходов должна быть лог.1, причем номер этого выхода дешифратора соответствует двоичному коду на входе.
Из 8 Л.Э. ИЛИ, составляющих выходной шифратор ПЛМ используем только первые 7, больше нет необходимости. Каждые их этих 7 ми Л.Э. ИЛИ имеет 48 входов, из которых в нашем примере используем только первые 10, остальные 38 в принципе должны быть отключены от своих вертикальных шин путем разрушения перемычек на этих входах.
Используемые в примере 10 входов каждого их 7 Л.Э. ИЛИ подключается к вертикальным шинам – выходам дешифратора в соответствии с таблицей истинности. К примеру, выходы Л.Э. ИЛИ, формирующего выходной сигнал Y5, соответствующий сегменту C, надо оставить подключенными к вертикальным шинам с номерами 0, 2, 6 и 8. Булево выражение имеет вид:
Y5= ā1 ā 2 ā 3 ā 4 + ā 1 a2 ā 3 ā 4 + a1 ā 2 a3 ā 4 + ā 1 ā 2 ā 3 a4.
Программируемые инверторы, реализованные на исключающих ИЛИ, до прожига, когда один их входов исключающего ИЛИ подключен через перемычку к шине питания, инвертируют сигналы, проходящие через них. Если не требуется инвертирование, то все перемычки, соединяющие входы = 1 с шиной питания должны быть разрушены.
Один из примеров программатора приведен в т.3 Янсена в гл. 2 стр.134.