Что такое дешифратор цифровых сигналов

Принцип работы дешифратора

В компьютеризированных системах управления, ЭВМ и цифровой технике одними из важнейших элементов построения электронных микросхем являются дешифраторы.

Так, дешифратор (или декодер) – это логическое комбинационное устройство, служащее для преобразования двойного двоичного кода в сигнал управления в десятичной системе исчисления на одном из выходов.

Принцип работы дешифратора

Обычно дешифратор имеет n-входов и 2n выходов, при этом n — разрядность дешифрируемого кода. Определенной комбинации на входе соответствует активный сигнал на одном из выходов, или при сигнале «00» — мы имеем «1» на нулевом выходе схемы; при «01» имеем — «1» на первом выходе, сигнал «10» трансформируется в 1 – на втором выходе и т.д. Другими словами, эти элементы схем могут преобразовывать двоичный код в различные системы исчисления (это может быть десятичная, шестнадцатеричная и пр.), поскольку все зависит от конкретной задачи, выполняемой микросхемой.

В стандартные типы дешифраторов входят модели на 4, 8 и 16 выходов, при этом на выходе — 2, 3 и 4 разрядов входного кода. Входы дешифраторов называют часто адресными, и на схемах нумеруют 1,2,4,8, при этом цифра соответствует весу двоичного кода. Сигнал на выходе 1,2,4,8 устанавливает номер активного выхода. С1,С2 – входы разрешения (или стробирования), которые работают с условием «и». Сигнал на этом входе сообщает о моменте срабатывания дешифратора. Также их можно использовать для увеличения разрядности логических устройств.

Основные разновидности дешифратора

Существует несколько разновидностей дешифраторов:

Матричные являются типовыми, наиболее простыми разновидностями дешифраторов, на их основе строятся различные более сложные схемы. В прямоугольных реализуется ступенчатая дешифрация. Входной сигнал условно разбивается на группы, каждая из которых обрабатывается отдельными матричными дешифраторами. На последующих ступенях дешифрации (второй, третьей и т.п.) формируется произведение полученных сигналов. Главным преимуществом пирамидальных дешифраторов считается простота наращивания числа входов, а недостатком – аппаратная неизбыточность.

Особенности дешифраторов

Выпускают дешифраторы по виду интегральных микросхем. К примеру, К500ИД162М – позволяет трансформировать двоичный код в восьмеричный. Другие типы дешифраторов могут преобразовывать двоичное исчисление в десятеричное (К176ИД1 и К155ИД1). Отечественной промышленностью выпускаются дешифраторы со счетчиками, они позволяют управлять семисегментными цифровыми индикаторами. На микросхемах их обычно обозначают буквенным сочетанием ДИ.

Принцип работы дешифратора

Дешифраторы используются для преобразования двоичных чисел в десятичные числа и находят применение в печатающих устройствах. В таких устройствах двоичное число, поступая на вход дешифратора, вызывает появление десятичного числа только на одном определённом его выходе. На рис.9.11 приведено символическое изображение дешифратора и его таблица истинносити. Символ DC образован от английского слова Decoder. Слева показаны входы, на которых отмечены весовые коэффициенты двоичного кода, справа выходы десятичных чисел. На каждом входе образуется десятичное число при определенных комбинациях входного кода.

Рис.9.11. Символическое изображение дешифратора и его таблица истинности

Рассмотрим построение дешифратора по его таблице истинности.

Значения входных переменных определяются логическими выражениями:

Используя логические выражения (9.1), построим логическую схему дешифратора.

На рис.9.12 показана логическая схема дешифратора, построенного на логических элементах И и инверторах НЕ.

Рис.9.12. Логическая схема дешифратора

Дешифраторы и индикаторы

Для удобства использования оператором число, записанное в регистре или счетчике в двоичной системе необходимо перевести в удобную форму записи в виде арабских цифр. Данная операция производится с помощью дешифраторов, которые превращают двоичную запись так, чтобы на каком – либо индикаторе отображалась та или другая цифра. Рассмотрим для начала принцип построения индикаторов.

Рассмотрим на примере жидкокристаллического индикатора, который широко применяется в микрокалькуляторах, электронных часах и прочих устройствах. Схема этого индикатора приведена ниже:

Под действием электрического поля сем элементов, которые создают цифру «8», путем изменения своей прозрачности. Если к примеру, подать напряжение между элементом 0 и тремя соединенными вместе элементами 2,3,5, получим цифру 7, при соединении вместе элементов 3 и 5 получим 1. При различных комбинациях будет получать различные цифры на табло.

В цифровых вольтметрах и прочих лабораторных установках широко применяют газоразрядные индикаторы, показанные ниже:

В стеклянном баллоне содержится цилиндрический металлический анод, внутри которого на двух изолированных стойках набраны электроды с тонкого металлического провода в виде цифр от нуля до девяти (на рисунке выше показаны только четыре первых). Баллон заполняют инертным газом, например неоном. Если приложить между анодом и каким – то из этих электродов напряжение (минус к цифре из провода), то в колбе появится тлеющий разряд, во время которого поверхность катода (то есть цифры) будет ярко гореть. Электроды, на которые напряжение не подано, обычно не светятся, но так как они выполнены из тонкой проволоки они не будут мешать видеть через стекло ту цифру, которая в данный момент светится. Устройство, которое будет подавать логическую единицу на нужный электрод и будет называться дешифратором.

Одна из возможных схем дешифратора приведена ниже:

Слева вертикально размещены триггеры двоично – десятичного счетчика. Каждый из триггеров имеет два выхода – прямой и инверсный (

во втором и так далее ). Сверху изображен горизонтальный ряд логических элементов типа «И», которые имеют по четыре входа каждый. Их выходы (X0, Х1 и так далее) соединены с соответствующими электродами газоразрядного индикатора. Схема должна работать таким образом, чтоб при наличии на триггере счетчика конкретного числа логическая единица была только на выходе того элемента, что соединен с соответствующим электродом индикатора, а на входах других элементов (то есть и на других электродах индикатора) должны быть логические нули.

Приведенная выше схема соединения (с учетом пунктирных связей) обеспечивает данные требования. Так, при записи в триггерах цифры 5 (в двоичном коде 0101), на выходе первого разряда будем иметь

Внимательно присмотревшись к схеме соединения увидим, что у всех логических элементов кроме пятого, хоть на одном из четырех входов будет ноль, а поэтому и на их выходах будут нули, и только у пятого элемента на всех четырех входах будут единицы. Можно убедится, что и при других цифрах в счетчике логическая единица будет только на соответствующем электроде индикатора. Стоит учесть, что дешифратор построен для счетчиков с естественным порядком подсчета.

Источник

Дешифраторы. Виды двоичных дешифраторов

Дешифраторы позволяют преобразовывать одни виды бинарных кодов в другие. Например, преобразовывать позиционный двоичный код в линейный восьмеричный или шестнадцатеричный. Преобразование производится по правилам, описанным в таблицах истинности, поэтому построение дешифраторов не представляет трудностей. Для построения дешифратора можно воспользоваться правилами синтеза логических схем для произвольной таблицы истинности.

Десятичный дешифратор

Рассмотрим пример разработки схемы дешифратора из двоичного кода в десятичный. Десятичный код обычно отображается одним битом на одну десятичную цифру. В десятичном коде десять цифр, поэтому для отображения одного десятичного разряда требуется десять выходов дешифратора. Сигнал с этих выводов можно подать на десятичный индикатор. В простейшем случае над светодиодом можно просто подписать индицируемую цифру.Таблица истинности десятичного дешифратора приведена в таблице 1.

Таблица 1. Таблица истинности десятичного дешифратора.

Входы

Выходы
84210123456789
00001000000000
00010100000000
00100010000000
00110001000000
01000000100000
01010000010000
01100000001000
01110000000100
10000000000010
10010000000001

Для реализации принципиальной схемы дешифратора воспользуемся методом СДНФ, так как в его таблице истинности на каждом выходе присутствует всего одна логическая единица. В результате получим схему дешифратора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. Эта схема приведена на рисунке 1.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Рисунок 1. Принципиальная схема двоично-десятичного дешифратора

Как видно по принципиальной схеме дешифратора, для реализации каждой строки таблицы истинности потребовался логический элемент «4И». Логические элементы «ИЛИ» не потребовались, так как в таблице истинности на каждом выходе присутствует только одна логическая единица.

Дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в составе более сложных микросхем. В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ или ОЗУ.

Условно-графическое обозначение микросхемы дешифратора на принципиальных схемах приведено на рисунке 2. На этом рисунке приведено обозначение двоично-десятичного дешифратора, полная внутренняя принципиальная схема которого изображена на рисунке 1.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Рисунок 2. Условно-графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора

Точно таким же образом можно получить принципиальную схему и для любого другого декодера (дешифратора). Наиболее распространены схемы восьмеричных и шестнадцатеричных дешифраторов. Для индикации такие дешифраторы в настоящее время практически не используются. В основном такие дешифраторы используются как составная часть более сложных цифровых модулей.

Семисегментный дешифратор

Для отображения десятичных и шестнадцатеричных цифр часто используется семисегментный индикатор. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов приведено на рисунке 3.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Рисунок 3. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов

Для изображения на таком индикаторе цифры 0 достаточно зажечь сегменты a, b, c, d, e, f. Для изображения цифры ‘1’ зажигают сегменты b и c. Точно таким же образом можно получить изображения всех остальных десятичных или шестнадцатеричных цифр. Все комбинации таких изображений получили название семисегментного кода.

Составим таблицу истинности дешифратора, который позволит преобразовывать двоичный код в семисегментный. Пусть сегменты зажигаются нулевым потенциалом. Тогда таблица истинности семисегментного дешифратора примет вид, приведенный в таблице 2. Конкретное значение сигналов на выходе дешифратора зависит от схемы подключения сегментов индикатора к выходу микросхемы. Эти схемы мы рассмотрим позднее, в главе, посвящённой отображению различных видов информации.

Таблица 2. Таблица истинности семисегментного дешифратора

ВходыВыходы
8421abcdefg
00000000001
00011001111
00100010010
00110000110
01001001100
01010100100
01100100000
01110001111
10000000000
10010000100

В соответствии с принципами построения произвольной таблицы истинности по произвольной таблице истинности получим принципиальную схему семисегментного дешифратора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 2. На этот раз не будем подробно расписывать процесс разработки схемы. Полученная принципиальная схема семисегментного дешифратора приведена на рисунке 4.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Рисунок 4. Принципиальная схема семисегментного дешифратора

Для облегчения понимания принципов работы схемы на выходе логических элементов «И» показаны номера строк таблицы истинности, реализуемые ими.

Например, на выходе сегмента ‘a’ логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0001 (1) и 0100 (4). Это осуществляется объединением соответствующий цепей элементом «2ИЛИ». На выходе сегмента ‘b’ логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0101 (5) и 0110 (6), и так далее.

В настоящее время семисегментные дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в виде готовых блоков составе других микросхем. Условно-графическое обозначение микросхемы семисегментного дешифратора приведено на рисунке 5.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Рисунок 5. Условно-графическое обозначение семисегментного дешифратора.

В качестве примера семисегментных дешифраторов можно назвать такие микросхемы отечественного производства как К176ИД3. В современных цифровых схемах семисегментные дешифраторы обычно входят в состав больших интегральных схем.

Понравился материал? Поделись с друзьями!

Вместе со статьей «Виды двоичных дешифраторов» читают:

Источник

Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов: схемы, принцип работы

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналовТипы логических устройств

Логические устройства разделяют на два класса: комбинационные и последовательностные.

Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Выходные сигналы последовательностных устройств определяются не только сигналами, имеющимися на входах в данный момент времени, но и состоянием элементов памяти. Таким образом, реакция последовательностного устройства на определенные входные сигналы зависит от предыстории его работы.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое 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.

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 (n = 2 4 = 16), поэтому шифратор 10×4 (из 10 в 4) будет неполным.

Рассмотрим пример построения шифратора для преобразования десятиразрядного единичного кода (десятичных чисел от 0 до 9) в двоичный код. При этом предполагается, что сигнал, соответствующий логической единице, в каждый момент времени подается только на один вход. Условное обозначение такого шифратора и таблица соответствия кода приведены на рис. 3.35.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов
Используя данную таблицу соответствия, запишем логические выражения, включая в логическую сумму те входные переменные, которые соответствуют единице некоторой выходной пере­менной. Так, на выходе у1 будет логическая «1» тогда, когда логическая «1» будет или на входе Х1,или Х3, или Х5, или Х7, или X9, т. е. у1 = Х1+ Х3+ Х5+ Х7+X9

Представим на рис. 3.36 схему такого шифратора, используя элементы ИЛИ.
Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Источник

Лекция 8. Цифровые устройства – дешифратор, мультиплексор

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Рассмотрим в качестве примера фрагмент схемы комбинационного устройства (рис. 2.1), где может наблюдаться явление гонок. Для наглядности процесса формирования промежуточного значения выходного сигнала приведены временные диаграммы состояний различных цепей распространения в идеальном и реальном случаях (рис.2.2, рис. 2.3).

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Время задержки импульсов в цепях определяется средним временем задержки распространения сигнала всеми элементами этой цепи. Момент времени появления импульса помехи определяется соотношением числа инвертирующих элементов в конкурирующих цепях фрагмента схемы КУ (см. рис.2.2, а и рис.2.3).

Как следует из рис.2.2, а, если элементы схемы идеальные, т. е. безынерционные, (что на практике достичь не удается), на выходе схемы КУ импульс помехи отсутствует. Однако в реальных схемах всегда имеет место явление гонок и требуется создать такие схемы, в которых влияние этого явления устраняется.

Борьба с гонками. Существует три наиболее часто встречающихся способа борьбы с гонками:

— построение противогоночных схем;

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

— учет минимального времени задержки распространения сигнала.

Пример реализации тактирования цикла работы комбинационного устройства (рис.2.4).

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Шифраторы

Пример шифратора для трех переменных.

Таблица состояния шифратора:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Схема шифратора семиразрядного позиционного кода в трехразрядный двоичный код приведена на рис.7.9. 2.12.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Дешифратором называется комбинационное устройство, имеющее n входов и m выходов и преобразующее входной код в сигнал в отдельной выходной линии. Другими словами в дешифраторе (декодере) каждому предусмотренному набору входных сигналов соответствует один, вполне определенный, возбужденный выход. Дешифратор называют также преобразователем двоичного (позиционного) кода в унитарный, т.е. содержащий только одну единицу среди нулей (или один нуль среди единиц). Если входной код назвать адресом, то говорят, что декодер преобразует позиционный адрес в физический или пространственный, т.е. указывает своим единственным возбужденным выходом на ту точку пространства, к которой этот код ведет. Дешифратор называется полным, если он имеет столько выходов m, сколько различных комбинаций может иметь n-разрядное двоичное число на его входах, т.е. m = 2n.

Рассмотрим полный дешифратор с n=2 и m=4 с прямыми выходами, т.е. на возбужденном выходе уровень логической 1. Такой дешифратор называют дешифратором по единицам, в отличие от дешифратора по нулям, когда на возбужденном выходе уровень логического 0. Обозначим входы символом х, а выходы – у. Таблица истинности имеет вид:

Запишем структурные формулы для всех выходов:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналовЧто такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналовЧто такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналовЧто такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов(8)

Схема дешифратора и его условное обозначение на рис. 23.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Рис. 7.11. 23. Схема дешифратора (а) и его условное обозначение (b)

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Дешифратор по нулям можно построить, исходя из его таблицы истинности, которая строится аналогично дешифратору по единицам, только на активных выходах будут уровни логического 0, и записывая уравнения во второй стандартной форме. В схеме вместо четырех элементов И будут использованы 4 элемента ИЛИ. Таблица истинности дешифратора по нулям полностью инверсна таблице истинности дешифратора по единицам, поэтому его схему можно построить, заменяя в схеме на рис. 23 элементы И на элементы И-НЕ.

Таблица состояний дешифратора

Х3 Х2 Х1Z0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7
0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

7Как следует из таблицы состояния, каждой функции соответствует только один минтерм, следовательно, не требуется минимизировать эти функции (рис. 2.9).

Из полученных уравнений и схемы дешифратора следует, что для реализации полного дешифратора на m входов (переменных) потребуются n = 2m элементов конъюнкции (количество входов каждого элемента “И” равно m)и m элементов отрицания.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Мультиплексор – это цифровой коммутатор. Он выполняет операцию передачи сигнала с каждой из заданных ее входным адресом линии в выходную линию.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Мультиплексор на логических элементах.

У мультиплексора один выход (y), а число (m) входных информационных линий (x) определяется количеством (n) входов адреса (a) формулой m = 2n. Ниже рассмотрен мультиплексор с n=2. При а1=0 и а0=0 на выход у проходит сигнал со входа х0, т.е. в этом случае у=х0. При а1=0 и а0=1 на выход проходит сигнал со входа х1, т.е. у=х1 и т.д.

Таблица истинности мультиплексора:

a1a0y
x0
x1
x2
x3

Уравнение запишем в первой стандартной форме:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов(9)

Сравнивая это уравнение с уравнениями дешифратора (8), можем заметить, что дешифратор является составной частью мультиплексора, поэтому схему мультиплексора (рис. 24) будем строить с использованием дешифратора.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Рис. 7.14. 24. Схема мультиплексора (а) и его условное обозначение (b)

Особое значение имеет мультиплексор как средство для реализации булевых функций. На одном мультиплексоре с m адресными входами можно построить любую булеву функцию от m+1 аргументов. Для этого заданную булеву функцию необходимо преобразовать к уравнению мультиплексора (9), т.е. дополнить до первой стандартной формы. Например, в функции f=A×B+C необходимо A×B домножить на скобку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов, а C домножить на Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

При подаче на адресные входы (а1, а0) сигналов A и B получим уравнение, приведенное к виду уравнения мультиплексора:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов(10)

На входы х0, х1, х2 мультиплексора подается сигнал С, на вход х3 – сигнал уровня логической 1. Если на адресные входы подать сигналы B и С, то получим:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов(11)

На вход х0 подаем сигнал уровня логического 0, на входы х1 и х3 сигналы уровня логической 1, на вход х2 – сигнал А. Третий вариант – на адресные входы подаем сигналы А и С. Уравнение имеет вид:

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов(12)

На вход х0 подаем нулевой сигнал, на входы х1 и х3 – сигнал единичный, на вход х2 – сигнал В (рис. 25).

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Рис.7.15 25. Схемы с применением мультиплексора по уравнениям 10 (а), 11 (b) и 12 (с)

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Функциональная схема мультиплексора приведена на рис.2.13.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

На рис. 2.14 показано обозначение мультиплексора на принципиальных и функциональных электрических схемах.

Из уравнения мультиплексора видно, что на его выход будет передаваться сигнал только с одного входа, номер которого совпадает с числом, соответствующим кодовой комбинации Х1 и Х2. Если Х1=Х2=0, на выход мультиплексора будет передаваться сигнал с входа D0. Когда на адресных (управляющих) входах Х1=1 и Х2=0, то на выход будет передаваться сигнал с входа D1 и т.д.

Мультиплексоры нашли широкое применение в вычислительной технике в качестве коммутаторов цифровых сигналов. Они используются в компьютерах и микропроцессорных контроллерах для коммутации адресных входов динамических оперативных запоминающих устройств, в узлах объединения или разветвления шин и т.д. На базе мультиплексоров можно построить различные комбинационные устройства с минимальным числом дополнительных элементов логики. Следует отметить, что мультиплексоры хотя, и предназначены для коммутации цифровых сигналов, но с помощью мультиплексоров, изготовленных по КМОП технологии, можно коммутировать и аналоговые сигналы.

Универсальные логические модули (УЛМ) на МS. Кроме ком-мутационных функций, мультиплексоры позволяют реализовать комбинационные устройства на m (m-количество управляющих входов) входов и на один выход. Если комбинационное устройство, построенное на базе мультиплексора, не требует подключения дополнительных элементов логики, оно называется универсальным логическим модулем. Отметим, что мультиплексор 8 ®1 (3 управляющих и 8 информационных входов) позволяет реализовать любую функцию трёх переменных.

Пусть функция задана в виде карты Карно (рис.2.15).

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

При построении УЛМ на карте Карно. записывается СHДФ с учетом состояния информационных (настроечных) входов мультиплексора.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Cопоставляя полученную СHДФ с формулой мультиплексора, определяем номера коэффициентов “а”, т.е.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Следовательно, эти коэффициенты равны единице, т.е. D0 = D3 = D5= D6 = 1, а на остальных настроечных входах логические нули, т.е. D1 = D2 = D4 = D7 = 0.

Схема комбинационного устройства, построенного на базе мультиплексора 8-1 и реализующего функцию f (x), приведена на рис. 2.16.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Синтез комбинационного устройства на мультиплексоре, реализующего функцию с числом переменных больше, чем число управляющих входов мультиплексора. Часто использование мультиплексора при синтезе КУ существенно упрощает этот процесс и схему цифрового автомата.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Рассмотрим пример синтеза КУ для реализации функции пяти переменных на мультиплексоре с двумя управляющими входами. Тогда “младшие” переменные Х1 и Х2 подаются на управляющие входы Х1и Х2, соответственно. Выходную функцию Y будет определять карта Карно управления информационными входами (рис. 2.18). Каждый информационный сигнал, в свою очередь, является функцией трех переменных: Х3, Х4, Х5. Для каждого информационного сигнала можно составить карту Карно и с её помощью минимизировать логическое выражение функций D0, D1, D2 и D3. По минимизированным логическим выражениям строится схема формирования информационных сигналов (настройки) в любом известном базисе.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

На мультиплексорах с двумя управляющими входами легко можно синтезировать КУ при числе переменных N £ 6. На мультиплексорах с тремя и четырьмя управляющими входами можно синтезировать функции и большего количества переменных. Карты управления информационными входами для этих случаев показаны на рис. 2.18.

При синтезе КУ на мультиплексорах можно использовать следующий алгоритм действий:

-составить таблицу истинности КУ;

-подать на управляющие входы мультиплексора младшие переменные;

-представить информационные сигналы функциями остальных переменных и составить карту Карно для каждого информационного сигнала;

— минимизировать логические выражения для сигнала на каждом информационном входе;

— по логическим выражениям составить схему формирования сигналов, подаваемых на информационные входы мультиплексора.

Синтез комбинационного устройства-преобразователя кода

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Синтез комбинационного устройства рассмотрим на примере реализации преобразователя кода для семисегментных индикаторов. Будем считать, что светодиодные семисегментные индикаторы выполнены с общим катодом, т.е. сегменты высвечиваются при подаче на них уровня логической единицы. Преобразователь кода представим в виде дешифратора с семью выходами (количество выходов КУ равно количеству реализуемых функций). Схема соединения выводов преобразователя к сегментам индикатора приведена на рис. 2.5. Обозначение сегментов индикатора стандартное и соответствует общепринятым

нормам. В данном случае будем считать, что сегменты будут высвечиваться при подаче на них уровня логической “1”.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Пусть обозначения функций соответствуют именам сегментов, тогда таблица состояния функций будет выглядеть так

Для зажигания цифры 1 необходимо подать уровни логической “1” на сегменты “b” и “c” и т.д. Преобразователь предназначен для индикации цифр десятичной системы счисления, и поэтому значения функций для наборов переменных, начиная с номера 10, для индикатора безразличны. Безразличные значения функций обозначены знаком

После заполнения таблицы состояния устройства составляются аналитические выражения (СНДФ) для каждой функции и строятся карты Карно, предназначенные для минимизации этих функций. Карты Карно можно заполнять и без записи СНДФ, что сократит количество действий разработчика при синтезе устройства. Очевидно, что без минимизации функции преобразователя получились бы весьма громоздкими, т.к. каждая содержала бы по девять минтермов, состоящих из четырех переменных. Порядок составления карт Карно и получения минимальных НДФ роли не играют. Для удобства с точки зрения последовательности изложения алгоритма действий, минимизацию начнем с функции а (рис.2.6), реализующей индикацию цифры 0.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Для функции b карта Карно представлена на рис.2.7. Она содержит три контура, следовательно, МДФ будет содержать всего три простых конъюнкции.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Карта Карно для функции “c” представлена на рис.2.8. Она содержит четыре контура, следовательно, функция будет содержать тоже четыре минтерма.

Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть фото Что такое дешифратор цифровых сигналов. Смотреть картинку Что такое дешифратор цифровых сигналов. Картинка про Что такое дешифратор цифровых сигналов. Фото Что такое дешифратор цифровых сигналов

Аналогично строятся карты Карно и записываются минимальные ДФ и для других функций. После получения всех МДФ производят выбор требуемого базиса логических элементов и составляют принципиальную схему. Многие фрагменты отдельных функций могут быть использованы при реализации общих для этих функций операций. В общем случае, принципиальную схему преобразователя кода можно построить на базе элементов И-ИЛИ-НЕ.

1. Явление гонок в цифровых схемах

6. Преобразователь кода

Вопросы для самопроверки

8.1. Какое устройство называется дешифратором?

8.2. Спроектируйте дешифратор 2х4 по нулям.

8.3. Начертите схему дешифратора с одним адресным входом.

8.4. Какое устройство называется мультиплексором?

8.5. Спроектируйте мультиплексор с одним адресным входом.

8.6. Начертите схему мультиплексора с одним адресным входом на элементах ИЛИ-НЕ, на элементах И-НЕ.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *