Исследование мультиплексоров (МУ к ЛР №4) (1075396)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Московский государственный технический университет

им. Н.Э. Баумана

Факультет БМТ На правах

Кафедра БМТ-1 рукописи

Иванцов В.И.

Исследование мультиплексоров

Учебно-методическое пособие к лабораторному практикуму по курсу “Медицинские электронные приборы и аппараты”

часть 1 “Основы цифровой электроники”

Москва

2000 г.

Цель лабораторной работы — закрепление теоретического материала путем макетирования и экспериментального исследования мультиплексоров. В данных методических указаниях приведены необходимые для выполнения работы общие теоретические сведения, функциональные и принципиальные электрические схемы мульти­плексоров, а также задание и конкретные указания по порядку и методике выполнения работы.

Самостоятельная работа студента включает изучение принци­пов построений мультиплексоров и подготовку индивидуального задания. Перед началом работы преподавателем проводится собе­седование, целью которого является проверка теоретической и практической подготовленности студента к лабораторной работе. Студент должен подготовить отчет по каждому пункту раздела "Задание и порядок выполнения работы" и знать методику выпол­нения каждого пункта задания. После выполнения работы студент обязан представить на проверку преподавателю оформленный ин­дивидуальный отчет.

Теоретические сведения

М
ультиплексор – это функциональный узел, имеющий n ад­ресных и m=2ⁿ

информационных входов и выполняющий коммутацию сигнала с того информационного входа, адрес которого установ­лен на адресных входах, на выход. Мультиплексор реализует логическую функцию

где А_i - адресные входы и сигналы, i=0,1…n;

D_j – информационные входы и сигналы, j=0,1… 2ⁿ -1

К_j - конституента I. Т.е. конъюнкция всех аргументов, номер которой равен числу, образованному двоичным кодом сигналов на адресных входах.

Такой мультиплексор называется мультиплексором с прямым выходом. Выход мультиплексора может быть инверсным. Тогда на этом выходе реализуется функция . Некоторые разновидности интегральных схем (ИС) мультиплексоров имеют как прямой, так и инверсный выходы.

Мультиплексор может иметь вход стробирования С. Стробируемый мультиплексор выполняет логическую функцию

Вход стробирования можно использовать для устранения ложных сигналов на выходе мультиплексора, возникающих при пере­ключении его логических элементов, а также в качестве допол­нительного адресного входа при наращивании мультиплексора.

ИС мультиплексоров строятся по линейной схеме в соответ­ствии с (1). Вариант реализации мультиплексора с 4 линий на одну выходную линию (4-1) и его условное графическое обозначе­ние (УГО) приведены на рис. 1а, б соответственно. Мультиплек­сор состоит из дешифратора, каждый конъюнктор которого имеет дополнительный вход для соответствующего информационного сиг­нала D_j. Выходы конъюнкторов объединяются по операции "ИЛИ" дизъюнктором. Время задержки распространения сигнала в мульти­плексоре определяется задержкой цепи последовательно соединенных элементов НЕ, И, ИЛИ.

D0

1

&

D1

&

A0

A1

D0

D1

D2

D3

C

MS

Y

D2

Y

&

D3

A0

&

1

б)

A1

1

C

а)

Рис.1

Мультиплексоры широко применяются для построения

• коммутаторов-селекторов цифровых сигналов;

• постоянных запоминающих устройств емкостью 2ⁿx1 бит;

• комбинационных схем, реализующих логические функции;

• преобразователей кодов (например, параллельного кода в последовательный или кода с одними весами разрядов в коды с другими весами разрядов) и других узлов.

Наращивание мультиплексора. m-канальные стробируемые мультиплексоры можно

использовать для построения 2^кm – канального мультиплексора. В общем случае для этого требуется 2^к m-канальных стробируемых мультиплексоров, дешифратор с К входами и 2^к выходами и 2^к - входовой логический элемент ИЛИ.

Рассмотрим построение 8-канального мультиплексора на основе 4-канального стробируемого мультиплексора. Для получения 8-канального мультиплексора требуется два 4-канальных стробиpyeмых мультиплексора. Мультиплексоры 1 и 2 выполняют логические функции:

логически просуммируем (3) и (4) и получим:

Функциональная электрическая схема 8-канального мультиплексора приведена на рис.2. При А₂=0 происходит выбор (стробирование) MS1, при А₂=1 - выбор MS2.

Мультиплексоры, имеющие три состояния на выходах, допускают непосредственное объединение выходов. Таким образом исключается элемент ИЛИ. Вход разрешения Е используется при этом как стробирующий.

A0

A0 MS

A1

A0 MS

A1

D0

D1

D2

D3

A1

1

Y

D0

D1

D4

D2

D5

D6

1

2

D3

1

D7

A2

Рис.2

Реализация логических функций на мультиплексорах. С помощью m-канального стробируемого мультиплексора (m=2ⁿ) можно реализовать любую функцию от (n+1) логических переменных.

Примечание. Реализация функций n переменных на m-канальном мультиплексоре тривиально и

основано на использовании только его адресных входов.

Пример: Синтезировать комбинационную схему (КС), выполняющую функцию f(X₁, X₂, X₃, X₄), заданную диаграммой Вейча (рис. 3) на основе 8-канального мультиплексора. Минимальная дизъюнктивная нормальная форма (МДНФ) функции f(X₁, X₂, X₃, X₄) имеет два представления

Основной задачей синтеза КС на мультиплексорах является оптимальный выбор переменных, подаваемых на его адресные вхо­ды, так как сложность функций К_j , а значит и КС в общем случае зависит от сделанного выбора.

Для наиболее рационального использования адресных входов на них следует подавать те переменные, от которых наиболее сильно зависит МДНФ функции. Например, если в МДНФ функции какая-либо переменная вообще не входит, то нет смысла использо­вать ее в качестве адресной переменной, так как соответствующий адресный вход не будет нести никакой логической нагрузки. Поэтому в качестве адресных переменных следует использовать те переменные, которые входят в МДНФ наибольшее число раз как с инверсией, так и без нее.

1

1

1

X₂

X₁

A0 MS

A1

A2

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

X₃

X₂

1

1

X₄

X₁

1

1

X₄

Y

1

1

1

X₄

X₃

0

0

X₄

1

1

Рис.3 Рис.4

В нашем примере переменная Х₄ в оба представления МДНФ входит наименьшее число раз (два) по отношению к остальным пе­ременным. В связи с этим в качестве адресных переменных пред­почтительнее выбрать переменные X₁, X₂, и X₃.

Полагаем А₂=Х₁, А₁=Х₂, А₀=Х₃.Тогда на информационные входы D_j должны подаваться функции одной переменной Х₄:

Из анализа табл. I истинности функции f(X₁, X₂, X₃, X₄) получим, следующие значения сигналов на информационных входах мультиплексора (рис. 4):

Таблица 1

Мультиплексор можно использовать для преобразования параллельного кода, подаваемого на информационные входы, в пос­ледовательный, снимаемый с выхода, если адреса задавать счет­чиком, состояния которого изменяются тактовым сигналом.

ИС мультиплексоров лабораторного стенда

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги