Prelegerea descrie chips-uri combinate: codificatoare, decodoare, multiplexoare și codurile comparatoare, algoritmii lor de lucru, setările de proiectare de referință, precum și punerea în aplicare a bazei lor a unor funcții comune.
Microcircuitele combinate au funcții mai complexe decât elementele logice simple. Intrările lor sunt combinate în grupuri funcționale și nu sunt complet interschimbabile. De exemplu, oricare două de intrare și poarta NOR calm poate fi inversat de faptul că semnalul de ieșire nu se schimbă, și este imposibil pentru combinația de chips-uri, ca la fiecare intrare - propria caracteristică specială.
Combină IC-urile combinate cu elementele logice care nu au memorie internă. Adică nivelurile semnalelor lor de ieșire sunt întotdeauna determinate în mod unic de nivelurile curente ale semnalelor de intrare și nu sunt în nici un fel legate de valorile anterioare ale semnalelor de intrare. Orice modificare a semnalelor de intrare modifică în mod necesar starea semnalelor de ieșire. Prin urmare, este elemente logice, uneori numite cipuri combinaționale, spre deosebire de chips-uri succesive (sau secvențială), care au o memorie internă și nu este controlat de nivelele semnalelor de intrare, și secvențele lor.
Strict vorbind, toate microcircuitele combinate din interior sunt construite din cele mai simple elemente logice, iar această structură internă este adesea dată în cărțile de referință. Dar pentru dezvoltator de echipamente digitale, aceste informații sunt, de obicei, de prisos, este suficient să știu doar tabela de adevăr, numai principiul de conversie a semnalelor de intrare la ieșire, precum și întârzierile între intrările și ieșirile și nivelurile de intrare și tensiuni de ieșire și a curenților. Structura internă este importantă pentru dezvoltatorii de cip, precum și în acele cazuri rare, atunci când este necesar pentru a construi un nou cip combinațional de chips-uri de porți logice simple.
Compoziția unui set de microcircuite combinate incluse în seria standard a fost determinată pe baza problemelor întâlnite cel mai frecvent. Funcțiile necesare sunt implementate în microcircuite combinate în modul cel mai optim, cu întârzieri minime și consum minim de energie. Prin urmare, încercarea de a repeta această lucrare o dată făcută nu merită. Trebuie doar să puteți aplica cu competență ceea ce este disponibil.
Decodoare și codificatoare
Funcțiile decodoarelor și codificatoarelor sunt clare din numele lor. Decodorul convertește codul binar de intrare într-un one-hot (număr de semnal de ieșire) (decriptează cod) encoder convertește semnalul de intrare într-un cod numeric binar de ieșire (criptează numărul de intrare). Numărul de semnale de ieșire ale semnalelor decodor și traductorul de intrare să fie egal cu numărul de stări posibile ale codului binar (codul de intrare la decodor și codul de ieșire de la codificatorul), adică 2 n. unde n este lățimea bitului codului binar (Figura 5.1). decodoare Chip sunt indicate prin litere pe circuitele de curent continuu (de la decodorul limba engleză), și traductoarele cip - CD-uri (de la codorul în limba engleză).
Fig. 5.1. Funcțiile decodorului (stânga) și codificatorul (dreapta)
La ieșirea decodorului există întotdeauna doar un singur semnal, iar numărul acestui semnal este determinat în mod unic de codul de intrare. Codul de ieșire al codificatorului este determinat în mod unic de numărul semnalului de intrare.
Fig. 5.2. Exemple de circuite integrate de decodoare
Codul de pe intrările 1, 2, 4, 8 definește numărul ieșirii active (intrarea 1 corespunde cifrei inferioare a codului, intrarea 8 la bitul înalt al codului). Intrările de rezoluție C1, C2, C3 sunt unite de funcția AND și au polaritatea prezentată în figură. De exemplu, în Tabelul. 5.1 prezintă tabelul cu adevărat al decodorului ID7 (3-8). Există, de asemenea, decodoarele 4-10 (de exemplu, ID6), care nu ocupă toate cele 16 stări posibile ale codului de intrare, dar numai primele 10 dintre ele.
Primele trei linii ale tabelului corespund interzicerii semnalelor de ieșire. Rezoluția de ieșire va fi una la intrarea C1 și zero la intrările C2 și C3. Simbolul "X" indică starea indiferentă a acestei intrări (zero sau una). Cele opt linii de jos corespund rezoluției semnalelor de ieșire. numărul de ieșire activă (pe care se formează un semnal zero) este determinată de codul de pe intrările 1, 2, 4, și corespunde intrare 1 LSB cod și intrare 4 - următorul cod cifre.
Tabelul 5.1. Tabelul de Adevăr al Decodificatorului 3-8 (ID7)
Utilizarea cea mai tipică a decodoarelor constă tocmai în decodarea codurilor de intrare, în timp ce intrările C sunt folosite ca semnale de control, semnale de control. Numărul semnalului de ieșire activ (adică zero) indică ce cod de intrare a sosit.
Fig. 5.5. Activarea decodificatorului ca demultiplexor
Ca și în orice alte circuite digitale, decodoare pentru situația cea mai critică este schimbarea simultană sau aproape simultană a semnalelor de intrare. De exemplu, în cazul în care porțile cu funcționarea vreodată permite decodorului, momentul de schimbare a codului de intrare false impulsuri negative, scurte pot apărea oriunde pe ieșirea decodorului. Acest lucru se poate datora fie biți de cod expozițională non-simultane (din cauza chips-uri de cod sursă imperfecte sau din cauza diferitelor întârzieri de propagare prin liniile de comunicație) și cu întârzierile interne decodoarele cipuri înseși.
Fig. 5.6. Decodor de semnale de ieșire strobe
Dacă astfel de impulsuri parazitare trebuie eliminate, atunci poate fi utilizată sincronizarea folosind semnale de intrare. Semnalul C utilizat pentru aceasta trebuie să înceapă după modificarea codului curent și să se termine înainte de următoarea modificare a codului, adică trebuie executată bucla imbricată. În Fig. 5.6 arată modul în care va arăta semnalul de ieșire al decodorului fără a fi înclinat.
Fig. 5.7. Afișarea poziționării pe decodor cu ieșiri OK
Decodoarele cu ieșiri de tip OK (ID5, ID10), este convenabil să se utilizeze în diagramele indicării poziției pe LED-uri. În Fig. 5.7 prezintă un exemplu de afișare pe un cip ID5 care reprezintă două decodor 2-4 combinate cu intrări pentru alimentarea unui cod și porți care permit ușor de a construi decodor 3-8. În acest caz, cea mai semnificativă cifră a codului selectează unul dintre decodoarele 2-4 (zero corespunde cu decodorul superior și unul cu cel mai mic). Adică, în acest caz, numărul LED-ului luminat este egal cu codul de intrare al decodorului. O astfel de indicație se numește poziționare.
În Fig. Figura 5.9 prezintă, de exemplu, cele două jetoane ale codificatoarelor IB1 și IB3. În primul rând are 8 intrări și trei ieșiri (encoder 8-3), iar al doilea - 9 intrări și 4 ieșiri (encoder 9-4). Toate intrările encoder sunt inversate (semnalele de intrare active sunt zero). Toate ieșirile sunt, de asemenea, inversate, adică este generat un cod invers. Circuit integrat IV1, pe lângă opt intrări de date și trei biți ai codului de ieșire (1, 2, 4) are un inversat permite introducerea -ei, sosire randament -GS caracteristică orice semnal de intrare, și transporta -EO ieșire, permițând combinarea mai multor codificatoare pentru a crește bit .
Fig. 5.9. IC chips-uri
Utilizarea standard a codificatoarelor este de a reduce numărul de semnale. De exemplu, în cazul codorului I1, informația despre cele opt semnale de intrare este colapsată în trei semnale de ieșire. Acest lucru este foarte convenabil, de exemplu, atunci când transmiteți semnale pe distanțe lungi. Este adevărat că semnalele de intrare nu ar trebui să vină simultan. În Fig. 5.10 prezintă schema standard a incluziunii codorului și diagramele de timp ale funcționării acestuia.
Fig. 5.10. Encoder standard activat
Inversoare cod de ieșire duce la faptul că la sosirea semnalului de intrare la zero este nenulă cod este generat la ieșire și codul 111, adică 7. În mod similar, la sosire, de exemplu, al treilea semnal de intrare este produs la ieșirea codului 100, adică 4 și la sosirea celui de-al cincilea semnal de ieșire - cod 010, adică 2.
Multiplexoarele (Multiplexerul englez) sunt proiectate să transmită alternativ o ieșire a unuia dintre mai multe semnale de intrare, adică să le multipleze. Numărul de intrări multiplexate este numit numărul de canale ale multiplexorului, iar numărul de ieșiri este numit numărul de biți ai multiplexorului. De exemplu, un multiplexer cu 2 canale pe 4 biți are 4 ieșiri, fiecare dintre acestea putând recepționa unul din cele două semnale de intrare. Un multiplexor pe 2 canale pe 2 canale are 2 ieșiri, fiecare dintre acestea poate fi transmis unul din cele patru semnale de intrare. Numărul de canale multiplexoare incluse în seriile standard este de la 2 la 16 și numărul de biți - de la 1 la 4, în care canalul multiplexorul mai mare are, cu atât mai puțin se descarcă.
În Fig. Figura 5.12 arată, de exemplu, mai multe cipuri de multiplexor din seria standard. În seria internă, multiplexoarele au un cod ca și chipul KP. Pe circuitele microcircuitului multiplexoarele sunt marcate cu literele MS.
Fig. 5.12. Exemple de jetoane multiplexor
Tabelul 5.3. Tabela de adevăr a unui multiplexor cu 8 canale
În tabel. 5.3, ca exemplu, este dată tabela de adevăr a unui multiplexor cu un singur bit cu 8 canale cu ieșiri 3C (KP15).
În tabel, semnalele de la intrările 0,7 sunt notate cu D0. D7, ieșirea directă este Q, ieșirea inversă este -Q, iar Z este cea de-a treia stare de ieșire. La unitatea de intrare -EZ, ambele ieșiri sunt în starea a treia. La semnalul de intrare -EZ ieșire zero, pentru a direcționa ieșirea urmează semnalul de intrare, în care numărul predeterminat de cod de intrare intrări 1, 2, 4. Semnalul inversat la semnalul de ieșire opus polaritatea la direcționa.
În Fig. 5.13 este o diagramă de timp a funcționării unui multiplexor cu 4 canale. În funcție de codul de intrare, unul dintre cele patru semnale de intrare este transmis la ieșire. Dacă lucrarea este dezactivată, semnalul de ieșire este setat la zero, indiferent de semnalele de intrare.
Fig. 5.13. Schema de timp a funcționării unui multiplexor cu 4 canale cu rezoluție
Sunt comparate două coduri de intrare și semnale de ieșire cu privire la rezultatele acestei comparații (despre egalitatea sau inegalitatea codurilor). Pe scheme, comparatoarele de cod sunt notate cu două semne egale: "= =". Codul codului de comparator al cipurilor din seria internă - JV.
Un exemplu de un astfel de cip poate servi ca SP1 - (. Figura 5.16) 4 cifre coduri comparator care compară cantitatea de coduri și furnizează informații cu privire la ce cod este mai mare sau egal cu codul.
În plus față de cele opt intrări pentru codurile comparate (două cod de 4 biți A0 desemnat. A3 și B0. B3), un comparator JS1 are trei intrări de control la capacitatea de biți (A> B, A
Fig. 5.16. Cod de comparare cu 4 cifre SP1 (două variante de desemnare)
Tabela de adevăr a comparatorului de cod (Tabelul 5.4) pare la prima vedere destul de complicată, dar în realitate totul este simplu.
Dacă se utilizează un singur cip, atunci pentru funcționarea corectă este suficient să se aplice o unitate la intrarea A = B, iar starea intrărilor AB nu sunt importante, ele pot fi hrănite fie cu zero, fie cu una. Scopul ieșirilor este clar din numele lor, iar polaritatea semnalelor de ieșire este pozitivă (nivelul activ este unitatea).
Tabelul 5.4. Tabela de adevăr a comparatorului SP1
Intrări ale codurilor comparate