5-дәріс. Комбинациялық типтегі функционалдық түйіндер: шифраторлар, дещифраторлар, мультиплексорлар және демультиплексорлар, цифрлық компараторлар Дәріс мақсаты: Шифратор, дешифратор, мультиплексор, демультиплексор құрылғыларының жумысымен танысу 1

Шифратор. шифратор – бұл бір шығысты комбинациялық логикалық схема (КЛС). Шифратор (СД) дешифратор функциясына кері функцияны атқарады. Екілік шифратор –«N-нен 1» кодын екілік кодқа түрлендіреді. Кірістердің біреуінде «1» болса, шығыста қозған кіріс нөміріне сәйкес келетін n-элементті комбинация пайда болады. Шифратор мәліметтерді клавиатурадан енгізу үшін, басылып тұрған түйме нөмірін екілік кодқа түрлендіру және т.б. үшін қолданылады. Толық екілік шифратордың N кір =2 n кірістері бар, мұндағы n – кірістер саны, толық емес үшін N кір <2 n. Мысалы, «10-4» толық емес шифраторын құрастырайық. 1-кестесінде шифратор жұмысының шындық кестесі көрсетілген. кесте бойынша жеке функциялар құрамыз: x 1 =F 1 +F 3 +F 5 +F 7 +F 9; x 2 =F 2 +F 3 +F 6 +F 7; x 3 =F 4 +F 5 +F 6 +F 7; x 4 =F 8 +F 9. «НЕМЕСЕ» элементтері негізіндегі схема 1-суретте көрсетілген. 2

3 кір.Шығыстар Fix4x4 x3x3 x2x2 x1x1 F0F F1F F2F F3F F4F F5F F6F F7F F8F F9F9 1001

ЖӘНЕ-ЕМЕС негізіндегі жеке функциялар (Де Морган теоремасы бойынша түрлендірілген) келесі түрде болады: x 1 = ; ; ;. «ЖӘНЕ-ЕМЕС» элементтері негізіндегі схема 2-суретте көрсетілген. 1-сурет 2-сурет 4

Шифратордың шартты белгісі 3-суретте көрсетілген Дешифратор. Дешифратор – бұл көп шығысты комбинациялық логикалық схема (КЛС), мұнда айнымалылардың кірістегі әрбір комбинациясына шығыстардың тек біреуіндегі бірлік сигнал сәйкес келеді. Екілік дешифратор екілік кодты «k-дан 1» кодына түрлендіреді. ЭЕМ-де дешифратор арналық коммутация үшін, такті нөмірін, жады ұяшығының адресін дешифрлау үшін қолданылады. n кірісі және k шығысы бар. Дешифратордың кірістері разрядтың 1,2,4,8… екілік салмақтарымен белгіленеді, шығысы – олардың қозуын тудыратын теру номерлерімен белгіленеді суретте үшразрядты дешифратордың шартты белгіленуі көрсетілген. Дешифраторда кейде уақыттың белгілі бір интервалында шығыс сигналдың жасалуына рұқсат беретін стробтау операциясы орындалады. 4- сурет 5

6 - кірістегі екілік айнымалылар. Дешифраторларды әр түрлі элементтер базисінде құруға болады. Мысалы, «ЖӘНЕ» кіріске тура және инверсті кіріс сигналы беріледі. Дешифраторды тұрғызудың үш әдісі қоланылады: а) сызықтық немесе матрицалық; б) пирамидалық немесе ағаш тәрізді; в) тікбұрышты немесе сатылы.

Матрицалық дешифратордың синтезі. Матрицалық дешифратор – шығыс функциясы қандай да бір минтермге тең болатын k бөлек іске асырылған [n,1] полюстіктерінің бірігуі. n=3 (үшразрядты) k =2 3 =8 дешифраторды синтездеу керек болсын. 2- кестеде шындық кестесі көрсетілген. 7 Жеке функциялардың түрлері:. F 0 = F 1 = F 2 = F 3 = F 4 = F 5 = F 6 = F 7 =

И логикалық элементінде дешифраторды іске асыру 5- суретте көрсетілген Артықшылықтары: тұрғызудың қарапайымдылығы; жоғары тезәрекеттілігі. Матрицалық дешифраторлар ИС-ні 4-тен 8-ге дейінгі разрядтарды қолданған кезде белгілі бір мақсатпен қолданылады. Дешифратордың разрядтылығын өсіру схемасы. Аз разрядты дешифраторларда құрылғылық шығындарды үнемдеу үшін көп разрядты дешифраторларды құруға болады. Пирамидалық құрылым бойынша код аз разрядты дешифраторлар кірісінің санына тең разрядты топтарға бөлінеді. Мысалы, 6 разрядты дешифратор үшін сөздер үшразрядты стробталған дешифраторда 9 бірдей ИМС-тен тұрады (сурет). 8

Жалпы стробтар бірінші ДС-1 С кіріс сигналы бойынша іске асырылады. С=0 болған кезде ДС-1-дің барлық шығыстарында «0» болады және сондықтан 2- ші сатылы дешифратордың шығыстарында да «0» болады. ДС-1 кірістеріне кіріс кодтың үш үлкен разряды беріледі, ДС-2-ге…9 беріледі. С=1 кезде ДС-1-дің шығысында «1» пайда болады және сәйкес кірістегі шифраторды ашады, «С» кірісте. Мысалы, кіріс саны – 58 екілік кодта. Осы санды үш разрядты екі топқа 111 және 010 бөлеміз. ДС-1 шығысында 111 коды бойынша 7-шығысты аламыз, ол ДС-9-ды ашады. Оның кірісінде 010, яғни 2-шығыста 58 сәйкес келеді. 9

Мультиплексор Мультиплексор – бір шығысы бар көпкірістік КЛС, жалғыз ортақ шығыс шинасын, екілік кодпен берілген басқарушы сигналға байланысты, кірістердің біреуіне қосады (7- суретті қара). Мультиплексор параллелді кодты тізбектейтін кодқа түрлендіру, кодтарды салыстыру үшін және т.б. қолданады. Микросхемалар серияларында келесі мультиплексорлар қолданылады: а) 4 те 1 (n=4 k=2 ); б) 8 да 1 (n=8 k=3); в) 16 да 1 (n=16 k=4). 4 тен 1 мультиплексорын құрастырайық. n=4, k=2 үшін (n=2 k ) жеке функция түрі келесідей болады: 10 V2V2 V1V1 F 00x1x1 01x2x2 10x3x3 11x4x4

мультиплексор 11

Демультиплексор. Демультиплексор мультиплексорға кері функция орындайды, яғни бұл бір F ақпараттық кіріс, V k...V 1 k басқарушы кірістер және n ақпараттық шығыстары (х 1 …х n ) бар КЛС. Әдетте n=2 k. Демультиплексор бір канал мәліметтерін бірнеше қабылдағыштары арасында тарату үшін қолданылады. Мысалы, n = 4; k = 2 үшін демультиплексор құрайық. Демультиплексор (n=4; k=2) шындық кестесі 8- кестеде келтірілген. V2V2 V1V1 x1x1 x2x2 x3x3 x4x4 00F F F F 12

Логикалық теңдеулер келесі түрде болады: Аналогты компаратор. Аналогты компаратор (1.23, а суретті кара) тіреуіш кернеумен аналогты сигналды салыстыру үшін қолданылады. 1.23, а суретте инверторламайтын кіріске U тір. тіреуіш кернеуі, ал инверторлаушы кіріске аналогты сигнал Uкір. беріледі. 13 «1-ден 4-ке» демультиплексорының схемасы -суретте көрсетілген. -суретте демультиплексордың шартты белгісі көрсетілген.

14