Назначение, схема и принцип работы мультиплексоров

Мультиплексор - коммутатор цифровых сигналов. Мультиплексор представляет собой комбинационное устройство с m информационными, n управляющими входами и одним выходом. Функционально мультиплексор состоит из m элементов конъюнкции, выходы которых объединены дизъюнктивно с помощью элемента ИЛИ с m входами. На одни входы всех элементов конъюнкции подаются информационные сигналы, а другие входы этих элементов соединены с соответствующими выходами дешифратора с n входами.

Функциональная схема мультиплексора приведена на рис.2.13.

 

 

Из рис. 2.13. следует, что мультиплексор содержит дешифратор на соответствующее число выходов (число выходов дешифратора определяется числом информационных входов мультиплексора), элементы конъюнкции на два или на три входа каждый и элемент дизъюнкции с числом входов, равным количеству информационных линий D0... Dm. Число входов элементов И может быть равным только двум, однако, во многих случаях возникает необходимость стробирования выходного сигнала мультиплексора импульсами независимого источника. В таких случаях в структуре мультиплексора используются элементы И с тремя входами. Одни из входов всех элементов конъюнкции, в последнем случае, объединяются, и по этой линии подается сигнал разрешения работы мультиплексора (стробирующий сигнал). Наличие дополнительного управляющего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора и позволяет проще реализовать методы борьбы с гонками.

 

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.

40. Назначение, схема и принцип работы демультиплексоров.

 

Демультиплексор — это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. На схемах демультиплексоры обозначают через DMX или DMS.

В случае ТТЛ логики для коммутации каналов применяются логические элементы "И". В КМОП микросхемах широко применяются ключи на полевых транзисторах. Поэтому в них отсутствует понятие демультиплексора. Информационные входы и выход можно поменять местами, в результате чего мультиплексор может служить в качестве демультиплексора.

Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2^m для двоичных демультиплексоров или n=3^m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2^m для двоичных демультиплексоров или n<3^m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров в отечественных микросхемах используются одинаковые буквы - ИД.

Демультиплексоры выполняют унарные (одновходовые, однооперандные) логические функции с n-арным выходом.

 

 

42. Назначение, схема и принцип работы RS – триггеров.

Триггером называется устройство, имеющее два устойчивых состояния. По сути это одноразрядное запоминающее устройство. Может содержать запоминающий элемент и схему управления им. При отсутствии внешних воздействий триггер может сколь угодно долго находиться в одном из устойчивых состояний. Входной сигнал может перевести триггер из одного устойчивого состояния в другое. Триггеры могут выполнять функции реле, переключателей, а так же элементов памяти. На их основе строятся счетчики, распределители и другие устройства.

Простейшим триггером является асинхронный RS-триггер. Его работа определяется таблицей истинности:

S	R	Qn+1
		Qn
		Неопределенность

Триггер называется асинхронным, потому что он переходит в новое состояние немедленно после поступления входного сигнала. Информация в RS-триггере хранится в виде 0 или1. Запись единицы в триггер осуществляется подачей единичного сигнала на вход S. Запись нуля в триггер осуществляется подачей единичного сигнала на вход R. Недостаток RS-триггера – наличие запрещенного режима.

D-триггер – это синхронный (тактируемый) триггер, построенный на основе асинхронного RS-триггера.

Основное отличие от RS-триггера в том, что триггер реагирует на входной сигнал только при наличии тактового импульса. В момент прихода тактового импульса Т на вход С информация с D-входа переписывается в RS-триггер (в S попадает D, а в R - ). Таблица истинности D-триггера:

D	Qn+1

D-триггер запоминает сигнал на входе D в момент тактового импульса. Поэтому D-триггер является элементом памяти, он находит широкое применение, в том числе в регистрах. В зависимости от внутренней структуры триггера, запись может осуществляться либо по фронту импульса, либо по высокому уровню.