Синтез КЦУ с количеством входов N и выходов M
Учебные вопросы:
1.Синтез шифратора и дешифратора
2.Синтез мультиплексора и демультиплексора.
1-й учебный вопрос: Синтез шифратора и дешифратора
Принцип синтеза КЦУ на несколько выходов заключается в следующем: КЦУ С М-выходами (М>1) и N-входами рассматривается как М- элементарное КЦУ, количество которых определяется кол-вом выходов. Каждое элементарное КЦУ имеет N-общих входов и только один Mj –выход.
| Элементарное КЦУ № 0 |
Y0
M эл. КЦУ
| Элементарное КЦУ № М |
YM-1
Рассмотрим примеры синтеза КЦУ на М выходов.
Синтез шифратора и дешифратора
Шифратор- это КЦУ, которое преобразует N- разрядный цифровой унитарный код на входе в М- разрядный цифровой код на выходе.
Унитарный код- код, в котором только в одном из разрядов 1,а остальные 0(или наоборот).
Рассмотрим пример синтеза шифратора, у которого 8 входов и 3 выхода (Шифратор и дешифратор- преобразователи кода из одной разрядности в другую).
| № | X7 | X6 | X5 | X4 | X3 | X2 | X1 | X0 | Y2 | Y1 | Y0 |
СДНФ:
Y0=X1 v X3 v X5 v X7
Y1=X2 v X3 v X6 v X7
Y2=X4 v X5 v X6 v X7
УГО шифратора:
| CD |
| C |
| CDDD |
| C |
| X0 |
| X7 |
| Y0 |
Схема шифратора:
Структурная схема шифратора в базисе И-НЕ (AND-NOT):
Применим правило де Моргана для перехода в базис AND-NOT
Y0=X1 v X3 v X5 v X7=
Y1=X2 v X3 v X6 v X7=
Y2=X4vX5vX6vX7=
Домашнее задание:Вычертить схему самостоятельно.
Синтез дешифратора
Дешифратор- это КЦУ,которое преобразует двоичный цифровой код на входе в унитарный цифровой код на выходе.
Рассмотрим пример дешифратора, у которого на входе 3-х разрядный цифровой код , а на выходе 8-разрядный унитарный цифровой код.
| № | Х2 | Х1 | X0 | Y7 | Y6 | Y5 | Y4 | Y3 | Y2 | Y1 | Y0 |
УГОдешифратора
| DC |
| C |
| X0 |
| X2 |
| Y0 |
| Y7 |
Запись структурной схемы дешифратора в базисе AND-NOT
Применим два отрицания справа от знака равенства и получим формулы
вида:
Синтез мультиплексора
Мультиплексор – КЦУ, предназначенное для поочередной передачи на один выход одного из Nвходных сигналов, т.е. для мультиплексирования (объединения – multiplexer).Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4-х канального мультиплексора (4 входа и один выход) необходим 2-х разрядный управляющий (адресный) код, а для 16-ти канального 4-х разрядный
Рассмотрим синтез мультиплексора на 4 входа и 1 выход (MS 4/1)
Таблица переключений:
| № | D3 | D2 | D1 | D0 | A1 | A0 | Y |
СДНФ:
Схема мультиплексора имеет вид
УГО мультиплкексора
| D0 D1 D2 D3 |
| A0 A1 |
| C |
| MS 4/1 |
| Y |
Демультиплексор (разъединитель сигналов-каналов)
Демультиплексор осуществляет выдачу на выходе сигнала одного из информационных каналов в зависимости от содержания адреса
Таблица переключенийдемультиплексора (DMS 1/4):
| № | Y | A1 | A0 | D3 | D2 | D1 | D0 |
СДНФ:
Раздел 2Конечные автоматы (КА) с малым объемом памяти(последовательные устройства - ПЦУ)
КА(ПЦУ)- это цифровое устройство, в котором значения выходного сигнала Yj в данный момент времени определяется не только значением входных сигналов Xi в данный момент времени,но и тем значением , которое было на предыдущем интервале.
Примеры КА: триггеры, регистры, счетчики
Лекция 4
Асинхронные (RS) и синхронные (RSC) триггеры.
Учебные вопросы:
1.Общее сведенье о триггерах.
2.Асинхронный триггер.
3.Синхронный триггер.
1-й учебный вопрос:
Триггер- это цифровое устройство последовательного типа(обладает памятью) с двумя устойчивыми состояниями равновесияи предназначенное для записи, хранения и считывания одного бита информации.
Устойчивое состояние, когда на выходе триггера 1 или 0 удерживаются при постоянной подаче на вход определенной комбинации. Т.е. триггер может находиться в единичном или нулевом состоянии (Q=1,Q=0)(Q=1,Q=0). Равенство значений Q и Q будет определяться , как запрещенное состояние для триггера.
Классификация триггеров:
1. По способу записи информации
а)асинхронные триггеры- информация записывается в любой момент времени и значения на выходе триггера определяется только входными информационными сигналами;
б)синхронные триггеры(тактируемые) имеют кроме информационных входов синхровход(разрешающий сигнал). Срабатывание триггера происходит при подаче синхроимпульсов, а значение выходного сигнала определяется комбинацией информационных входных сигналов.
2. По логике работы:
а)триггеры установочные (RS триггеры), которые являются составной частью более сложных триггеров (JK, D- триггеров) и предназначены для начальной установки триггера;
б)триггеры со счетным входом(Т- триггеры) применяются в счетчиках;
в) триггеры задержки информации(D- триггеры);
г)универсальные JK- триггеры , которые могут выполнять перечисленных ранее триггеров.
Основными характеристиками триггера являются:
1.Быстродействие (кол-во переключений в единицу времени).
2. Нагрузочная способность(кол-во логических элементов, которые могут подключаться к выходам триггера)
2-й учебный вопрос: Асинхронный RSC триггер с инверсными входами
Активный переключающий сигнал 0
S(set) - для установки триггера в единичное состояние.
R(reset) - для установки триггера в нулевое состояние.
Q –прямой выход.
Q^ –инверсный выход.
Триггеры с прямыми и инверсными входами:
Триггер с прямыми входами
УГО
Активным переключающим сигналом является 1
Схема триггера с инверсными входами
Таблица переключения работы триггерас инверсными входами:
| Sn | Rn | Qn-1 | Qn | Q^n |
| - | - | |||
| - | - | |||
Qn=Q^n -запрещенное состояние
Запись 1
Запись 0
хранение
Математическая запись работы триггера:
Qn= Snv(Rn-Qn-1)
Схема триггера с прямыми входами
3-й учебный вопрос:Синхронный (RSC) триггер.
В синхронных триггерах (RSC,T,D,JK) применяются 2 способа синхронизации:
1)статическая синхронизация, когда импульсом является наличие постоянного напряжения;
2)динамическая синхронизация, когда импульсом является наличие перепада напряжения
Триггеры бывают:
· Однотактные, когда требуется наличие переднего или заднего фронта сигнала;
· двухтактные, когда требуется наличие переднего и заднего фронта сигнала.
Двухтактные:1-0-1 задний и передний фронты;
0-1-0 передний и задний фронты.
РассмотримRSC триггер с прямыми входами и статической синхронизацией.
УГОRSC триггера
СхемаRSC триггера
Примечание: Любой синхронный триггерв отсутствии синхронизации находиться в режиме хранения
Таблица переключений RSC – триггера
| Сn | Sn | Rn | Qn-1 | Qn | Qn^ | Сост.триггера |
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Запись «0» | ||||||
| Запись «0» | ||||||
| Запись «1» | ||||||
| Запись «1» | ||||||
| - | - | Запрещ.сост. | ||||
| - | - | Запрещ.сост. |