10. Комбинационные схемы (мультиплексоры, сумматоры, дешифраторы, шифраторы).

Комб устр-ва – устр-ва в кот состояние выхода в данный момент времени зависит от сост входа в данный момент времени. К ним относят: шифраторы (кодеры), дешифраторы (декодеры), мультиплексоры, демультиплексоры, цифр-ые сумматоры, цифр-ые компараторы, схемы сравнения.

Дешифратор (DC) (декодерами) комб.лог.устр-во для преобраз-я чисел двоич. Код в унитарный. Каждому двоичному числу на входе соот-ет сигнал на определенном выходе деш-ра. Входы дешифратора называют адресными. Соотношение входов (n) и выходов (m): (для полного дешифратора). Для неполного . Дешифратор реализует следующие логические функции.

Если на вход подается код 1010, то логическая единица появится на 10-м выходе, а на всех остальных выходах будет 0 сигнал. (если выходы инверсные то появится 0, а на остальных единицы)

Шифратор (СD). Комбинационное логич.устр-во для преобраз-я чисел из десятич.с-мы в двоичную . Обратное дешифратору.

	y3	y2	y1
x0	0	0	0
x1	0	0	1
x2	0	1	0
x3	0	1	1
x4	1	0	0
x5	1	0	1
x6	1	1	0
x7	1	1	1

у3=x4+x5+x6+x7;

y2=x2+x3+x6+x7;

y1=x1+x3+x5+x7

Мультиплексоры. Мультиплексором – комб.устройство, в котором единств выход соед с 1 из информ.входом в соответствии с кодом адреса.

(n – адр вх. m-Инф.вх.)

Если x=0 , y=0, т.е. код адреса 00

DO – DATA OUTPUT (инф. выход)

DI –DATA INPUT (инф. вход)

Функция описывающая работу мультиплексора:

.

Сумматоры. Сумматор – это устройство для сложения двоичных слов. Правило сложение двоичных чисел: сложение осуществляется поразрядно от младшего разряда к старшему. В младшем разряде вычисляется сумма младших разрядов слагаемых А₁ и В₁. Эта сумма может быть записана однозначным числом S₁, либо двухзначным числом P₁ S₁ (Р-перенос; S-сумма). В следующих разрядах находится сумма разрядов слагаемых А_i и В_i, причем если Р_i–1=1, то к данной сумме добавляется еще перенос. Одноразрядный сумматор состоит из 2^х комбинационных схем: одна для формирования S_i, другая для формирования Р_i.

Полусумматором – комбинационное устройств с двумя входами и двумя выходами, которое отличается от одноразрядного сумматора отсутствием сигнала Р_i–1 (перенос из соседнего младшего разряда в данных). Рис а – на основе одноразрядного сумматора построим 3-х разрядный сумматор.

13.Регистры. Общие сведения. Микросхемы регистров хранения, сдвига.

Регистрами называют устройства, предназначенные для записи и выдачи информации, представленной в форме цифрового кода. В зависимости от назначения регистры подразделяют на: хранения; сдвига; последовательных приближений.

Регистры хранения. Они обеспечивают запись, хранение и выдачу информации в параллельном коде. От количества триггеров, входящих в состав регистра, зависит разрядность записанного числа. Рассмотрим трехразрядный регистр на синхронных D-триггерах. Информация в триггеры DD2, DD4, DD6 записыв-ся на входе С. Пусть все триггеры наход-ся в нулевом сост-ии, т.е Q1=Q2=Q3=0. пусть на входах D1, D2, D3 имеется логич. 1. после поданного импульса на вход С во всех триг-х запишится 1, т.е. получим 111, этот код будет хран-ся в регги-ре до тех пор пока не окончится следу-ий импульс синхронии-ии.

Регистры сдвига. С помощью их можно: записать и хранить цифровое слово в последовательном коде; изменить положение цифрового слова в разрядах регистра путем сдвига его влево или вправо; преобразовать число, представленные в параллельном коде в числа в последовательном коде, и наоборот. Соответственно и считывание информации в них может быть выполнено двумя способами: в течение определенного времени в последовательном коде; одновременно в параллельном коде. Бывают однонапрленные, двунаправленные и реверсивные. Комбинация всех – универсальные.

(Рис. )

Число поступает по входу Х в виде послед-го кода. При посту-ии 1-го импульса «С» в каждом триггере записы-ся знач-е логич-го сигнала на его выходе. Эта инф-я хранится до поступле-я 2-го импульса «С». С поступ-ем каждого тактового импульса «С» записанная инф-я сдвигается на один разряд.

Например, число 101 сдвигаем его на один разряд влево и получаем 1010. Т.о. последовательный регистр осуществляет кроме записи и хранения, преобразование информации. Информация записанная в последовательном регистре может быть считано с выхода старшего разряда в виде последовательного хода.

Регистры последовательных приближений. Они предназначены для построения АЦП, в основу работы которых положен метод поразрядного уравновешивания.

Пример: пусть требуется уравновесить напряжение 15В. Мы располагаем источниками образцовых напряжений, значения которых подобраны в соответствии двоичной СС (16В, 8В, 4В, 2В, 1В). Пусть эти напряжения включаются ключами и остаются включенными или выключенными в зависимости от того, какой знак разности между измеряемым напряжением и образцовым. Так, при приходе первого импульса включается напряжение 16В. Разность 15В–16В=–1В имеет знак «–». Поэтому это напряжение отключается и в код числа, характеризующего состояние разрядов, записывается «0». Затем подключается напряжение 8В. Разность 15-8=7. это напряжение остается, и в код числа записывается «1». Потом подключают 4В и т.д. В конце концов получаем код 0111, характеризующего образцовые напряжения. Т.о. получен код числа, которое однозначно характеризует величину неизвестного сигнала. РПП обеспечивается управление ключами, вкл или ОТК образцовые напряжения или токи, и формирование кода числа, характеризующего уравновешивающее напряжение или ток.