Лабораторная работа № 3 Тема: «Исследование основных комбинационных устройств: мультиплексора, дешифратора, демультиплексора»
Цель работы: изучить выполнение, принцип действия и исследовать работу мультиплексора, демультиплексора, дешифратора.
Краткая теория
1 Мультиплексоры
Назначение мультиплексоров (от лат. multiplex - многократный) - коммутировать в желательном порядке информацию, поступающую с нескольких входных шин на одну выходную. С помощью мультиплексора осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам.
Мультиплексор можно уподобить бесконтактному многопозиционному переключателю.
В качестве примера рассмотрим микросхему четырехканального мультиплексора К155КП2.
Условное графическое изображение мультиплексора ½ К155 КП2 показано на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Условное графическое обозначение мультиплексора
Мультиплексор имеет следующие выводы:
информационные входы (входы данных) D0, D1, D2, D3;
адресные входы В, А (А – младший, В – старший разряд);
разрешающий (стробирующий) вход V;
один выход F.
Число адресных (nадр) и информационных (nинф) входов связаны соотношением
nинф=2n.адр
Данные параллельным кодом поступают на информационные входы мультиплексора. Набор сигналов на адресных входах определяет конкретный информационный вход, который будет соединён с выходным выводом.
Разрешающий (стробирующий) вход V используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора, позволяя синхронизировать его работу с работой других узлов. Разрешающий вход используется также для наращивания разрядности мультиплексоров.
Активный сигнал на стробирующем входе V разрешает работу мультиплексора, а неактивный – блокирует его работу.
Мультиплексор работает следующим образом. При V=1 мультиплексор заперт.
При V=0 мультиплексор выбирает один из входов, адрес которого задаётся двоичным кодом на адресных входах А и В, и подключает его к выходу F. Информация с выбранного входа передаётся на выход F.
Логическая структура реального мультиплексора К155 КП2 («четыре линии к одной» (4:1) показана на рисунке 3.2.
Когда разрешающий вход V находится под высоким потенциалом (V=1) один из входов (нижний) каждого логического элемента И будет под низким напряжением, и, следовательно, на их выходах будут нулевые уровни независимо от состояния остальных входов. Выходной сигнал в этом случае также будет F=0. Мультиплексор заблокирован.
Схема управления выполнена так, что при разрешающем сигнале на входе V (V=0) любые комбинации сигналов на адресных входах, А и В создают условия, при которых на входах (а значит, и на выходах) трёх логических элементов И существуют потенциалы низкого уровня, неактивные для элемента ИЛИ. Состояние четвёртого элемента И определяется сигналом на информационном входе мультиплексора.
Двоичные числа (00; 01; 10 и 11), характеризующие сигналы на входах B и A, эквивалентны индексу задействованного информационного входа (D0; D1; D2; D3).
Так,
например, двоичное число 102
на адресных входах обеспечит передачу
сигнала с входа D2
на выход F.
Это следует из таблиц
ы
истинности рассматриваемого мультиплексора
(таблица 3.1) и из формулы
Рисунок 3.2 –Логическая структура мультиплексора
Таблица 3.1 – Таблица функционирования мультиплексора
Входы |
Выход F |
||
V |
A |
B |
|
0 |
0 |
0 |
D0 |
0 |
0 |
1 |
D1 |
0 |
1 |
0 |
D2 |
0 |
1 |
1 |
D3 |
1 |
X |
X |
0 |
В мультиплексорах ТТЛ входные информационные сигналы проходят через несколько логических элементов. Поэтому такие приборы могут обрабатывать только импульсные сигналы, логические, уровни которых находятся в пределах, допустимых для приборов ТТЛ.
Поскольку ключи КМОП обладают способностью проводить ток в двух направлениях, такие мультиплексоры могут быть использованы в качестве демультиплексоров – устройств, коммутирующих сигналы от одной ширины к нескольким.
В отличие от мультиплексоров ТТЛ приборы КМОП структуры могут использоваться для коммутации как импульсных, так и аналоговых сигналов.
В лабораторной работе исследуется микросхема мультиплексора К155КП5 (рисунок 3.5).
Рисунок 3.5 – Условное графическое обозначение микросхемы К155КП5
Полная информация о микросхеме К155КП5 приведена в справочнике.
В таблице 3.2 представлен принцип работы микросхемы К155КП5.
Таблица 3.2 – Таблица функционирования микросхемы К155КП5
