Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Цифровой компаратор К564ИП2Рис. 4.33. МультиплексорУстройство сравнения обладает свойством наращиваемости. Для сравнения, например, восьмиразрядныхчисел можно применить две четырехразрядных схемы. Для этой цели в микросхеме К564ИП2 предусмотренытри дополнительных входа: А>В, A=В, A<B, к которым подводятся соответствующие выходы микросхемы,выполняющей сравнение младших разрядов.Мультиплексором называется управляемый кодом коммутатор нескольких входов на один выход.Мультиплексор имеет две группы входов. К первой труппе входов подводят каналы, по которым передаетсяинформация. На входы второй группы (управляющие) одновременно подают кодовую комбинацию, всоответствии с которой тот или иной информационный вход подключается к выходу.Таблица 4.9x1х2X3000000011101Fx1x2x3Ff0100f4f1f2f3111011101f5f6f7Мультиплексор представляет собой дешифратор с объединенными выходами.
К каждому элементу Идешифратора (число их равно числу коммутируемых каналов) подводятся переменные управляющего кода исоответствующий канал. Они, таким образом, служат одновременно и коммутирующими элементами. Выходывсех элементов И объединяются элементом ИЛИ либо ИЛИ—НЕ.На рис. 4.33 изображена схема мультиплексора на восемь входов, управляемого трехэлементным кодом.Работа этого узла отображается табл. 4.9. Каждый набор переменных xi, х2, xs обеспечивает подключение квыходу соответствующего входа.
Наличие инвертора, имеющего выход F, не обязательно, если фаза коммутируемых сигналов не имеет значения. Мультиплексор может быть реализован и на элементах И — ИЛИ —НЕ.Мультиплексоры, подобные рассмотренному,, выпускают в виде микросхем. Примерами могут служитьмикросхемы 134KTI5, 133КП7 и др.Мультиплексоры могут быть стробируемыми. В них коммутация выбранного канала осуществляется не навсе время, в течение которого на управляющих входах действует данная кодовая комбинация, а лишь на время,равное длительности стробирующего импульса. Этот импульс так же как и в дешифраторах подается надополнительные входы элементов И. Такой мультиплексор на восемь каналов содержит, например, микросхема133КП7.4.5. РЕГИСТРЫ И СЧЕТЧИКИРегистры и счетчики являются цифровыми узлами последова-тельностного типа: они строятся на основетриггеров и имеют ту особенность, что их состояние оказывается зависимым не только от сигналов,воздействующих на входы в данный момент времени, но также и от предыдущих состояний.
Иными словами,регистры и счетчики относятся к цифровым автоматам с памятью. Эти узлы могут быть реализованы наинтегральных триггерах, а также в виде микросхемы повышенного уровня интеграции [14, 34, 35, 36, 37].Регистром называют цифровой узел, предназначенный для записи и хранения числа. Помимо храненияинформации некоторые виды регистров могут преобразовывать информацию, например, из последовательнойво времени формы представления в параллельную, сдвигать записанную информацию на один или несколькоразрядов в сторону младшего разряда (вправо) или старшего разряда (влево), инвертировать код.В соответствии с назначением различают регистры хранения и регистры сдвига.Рис.
4.34. Регистр хранения:а — функциональная схема; б — условное обозначениеПо принципу хранения информации регистры делят на статические и динамические. Статические регистрыстроят на потенциальных элементах памяти (триггерах), которые могут хранить записанную информацию скольугодно долго (конечно, при наличии напряжения питания). Динамические регистры строят на элементах памятитакого типа, как конденсатор. Практически в таких регистрах используется входная емкость МДП-транзистора.Подобный элемент памяти может хранить информацию лишь в течение некоторого промежутка времени.Поэтому в динамических регистрах записанная информация находится в постоянном движении.В книге рассмотрены только статические регистры.Важнейшие характеристики регистров — разрядность и быстродействие.
Разрядность определяетсяколичеством триггеров для хранения числа. Быстродействие характеризуется максимальной тактовой, частотой,с которой может производиться запись, чтение и сдвиг информации.Основу регистра хранения составляют одноступенчатые асинхронные RS-триггеры.
Каждый триггерслужит для хранения одного разряда числа А={ак ... a2ai}, так что количество триггеров в регистре равно N(рис. 4.34).Перед записью информации положительным импульсом по шине «Уст. О» все триггеры устанавливаются внулевое состояние. Число А подводится к триггерам через схемы совпадения, управляемые сигналом С3«Запись». При сигнале С3=1 информация попадает на входы триггеров и записывается в регистр. При сигналеСз=0 обеспечивается режим хранения записанной информации.Информация из регистра может выводиться в прямом и обратном коде через схемы совпадения,управляемые сигналами CC4i и ССч2- Для считывания информации в требуемом коде на соответствующуюшину необходимо подать единичный сигнал.
Таким образом, для записи, хранения и считывания одногоразряда слова необходим элемент памяти и логические элементы на входе и выходе. Эту элементарную частьсхемы регистра будем называть разрядом регистра.Регистр с такими же свойствами, но с однофазной записью информации, получается при использовании вкачестве элемента памяти одноступенчатого D-триггера или D-триггера с динамическим управлением.Достоинство регистров на D-триггерах состоит в существенном уменьшении числа соединений в узле. Прзииспользовании D-триггеров с динамическим управлением повышается устойчивость регистра к помехам,поскольку воздействие помех возможно в течение меньшего интервала времени, чем у регистров на триггерахсо статическим управлением (см. § 4.3).Регистры сдвига предназначены для преобразования информации путем ее сдвига под воздействиемтактовых импульсов.
Такие регистры представляют совокупность последовательно соединенных триггеров, какправило, двухступенчатой структуры. Число триггеров определяется разрядностью записываемого слова. Понаправлению сдвига информации различают регистры прямого сдвига (вправо, т. е. в сторону младшегоразряда), обратного сдвига (влево, т. е. в сторону старшего разряда) и реверсивные, допускающие сдвиг в обоихнаправлениях.Рис.
4.35. Регистр сдвига:a — функциональная схема; б — условное обозкачениеНаиболее широко распространены регистры сдвига на D-триг-герах со статическим (рис. 4.35) или сдинамическим управлением. Такие регистры имеют один информационный вход, вход для тактовых импульсов(импульсов сдвига) и установочный вход. Выходы в регистре могут быть с каждого разряда для считыванияинформации одновременно со всех разрядов, т. е. параллельным кодом.
Также может быть один выход споследнего относительно входа разряда для считывания информации последовательно во времени, т, е.последовательным кодом.Вход регистра для импульсов сдвига получается объединением С-входов всех триггеров, а установочныйвход — R-входов.Перед записью информации регистр устанавливается в нулевое состояние подачей положительногоимпульса по шине «Уст О».
Записываемая информация должна быть представлена последовательным кодом.Запись осуществляется поразрядно со стороны старшего (рис. 4.35) или младшего разряда (направление сдвигауказывается стрелкой на условном обозначении регистра) путем продвижения кодовой комбинации с каждымтактовым импульсом от разряда к разряду. Следовательно, для записи N-разрядного слова Необходимы Nимпульсов сдвига.Считывание информации последовательным кодом осуществляется, как и запись, поразрядным сдвигомзаписанной кодовой комбинации к выходу с каждым тактовым импульсом.
Следовательно, для считывания N-разрядного слова необходимы N импульсов сдвига. Считывание информации параллельным кодом происходитв паузе между последним импульсом сдвига одного цикла записи и первым импульсом сдвига другого циклазаписи, т. е. в интервале времени, когда на С-входах триггеров нулевой уровень и они находятся в режимехраненияТаким образом, с помощью регистра сдвига можно осуществлять преобразование информации изпоследовательной формы представления в параллельную.
Очевидно, если предусмотрена запись информациипараллельным кодом, то можно преобразовать информацию из параллельной формы представления впоследовательную. Регистры сдвига могут быть построены И на триггерах одноступенчатой структуры. В этомслучае в каждом разряде регистра нужно использовать два RS-триггера, которые управляются двумясдвинутыми во времени тактовыми импульсами. Наличие двух триггеров в одном разряде позволяетпоразрядно продвигать информацию в регистре от входа к выходу. Если бы в регистре были примененыодноступенчатые триггеры по одному на разряд, то правило работы регистра сдвига было бы нарушено: припервом же импульсе сдвига информация, записавшись в первый разряд, перешла бы во второй, затем в третий ит. д.Рис. 4.36.
Разряд реверсивного регистраРеверсивные регистры сдвига объединяют в себе свойства регистров прямого и обратного сдвига. Строятсяони по тем же схемотехническим принципам, что и рассмотренные регистры, но с использованиемдополнительных логических элементов в межразрядных связях. Указанная особенность реверсивного регистрапоказана ча примере i-гo разряда (рис. 4.36), состоящего из D-триггера с динамическим управлением илогической схемы, на входы которой поааны: Qi-i — сигнал с выхода младшего разряда, Qi+i — сигнал свыхода старшего разряда, V — сигнал, управляющий направлением сдвига: V=l — вправо, V=0 — влево.Цифровым счетчиком импульсов называют последовательност-ный цифровой узел, который осуществляетсчет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и можетхраниться требуемое время.Счетчики строят на T-триггерах и TV-триггерах с применением при необходимости логических элементов вцепях межразрядных связей.
Количество триггеров N должно быть таким, чтобы множество внутреннихсостояний счетчика 2N было не меньше максимального числа импульсов, которое должно быть зафиксировано.С приходом очередного счетного импульса изменяется состояние счетчика, которое в заданном кодеотображает результат счета.Считывание результата параллельным jV-разрядным кодом может быть произведено после каждогосчетного импульса.
Если количество счетных импульсов не ограничивать, то счетчик будет работать в режимеделения их числа на коэффициент (модуль) счета Kсч, равный 2N. Через каждые 2-v импульсов он будетвозвращаться в начальное состояние и снова считать импульсы. Эта операция часто называется пересчетом, асчетчики, ее осуществляющие, пересчетными устройствами, либо делителями, либо счетчиками-делителями.Если необходимый коэффициент счета не равен 2N, применяют различные способы сокращения числавнутренних состояний счетчика. Для построения счетчика могут применять не только триггеры со счетнымвходом, но и D-триггеры, и JK-триггеры, двухступенчатой структуры или с динамическим управлением.Таблица 4.10НомерсостоянияQ3Q2Q1000012345670000111100110011010101010Таблица 4.11НомерQsсостояния716543210711110001QtQ.11100]1001010t0101Счетчики можно классифицировать по ряду признаков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
