Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При этом терминал будет одновременно использоваться и для ведения бухгалтерии. В конце очередного финансового года вам будет достаточно одного удара по клавише— и все необходимью данные для заполнения декларации по подоходному налогу появятся ва экране дисплеи или же будут отпечатаны на бумаге с помощью простого печатающего устройства. Я снова сердечно благодарю всех тех, кто содействовал выходу в свет настоящего справочника. Хазсрсвуде, осень 1982 г. Автор Глава 1 ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СХЕМАХ 1.1.
Введение В этом справочнике мы неоднократно говорили о том, что с помощью базовых логических схем, таких, как И, ИЛИ, НЕ, можно реализовать самые сложные логические функции. Наиболее сложной современной схемой является микроЭВМ, которая построена из вышеуказанных логических элементов. В настоящее время вместо того, чтобы собирать такие сложные схемы из тысяч отдельных элементов, применяют метод интегрирования этих элементов на одном кристалле кремния. Между базовыми элементами н микроЭВМ располагается область более сложных цифровых микросхем, отличающихся степенью интеграции — малой, средней н большой (МИС, СИС и БИС соответственно). МикроЭВМ в интегральном варианте попадает в категорию схем со сверхбольшой степенью интеграции, т.
е. СБИС. К этой же категории относятся и интегральные ЗУ с объемом памяти в 64 Кбит/кристалл. Семейство сложных цифровых микросхем развивалось в течение многих лет, при этом число элементов, размещенных на одном кристалле, т. е. степень интеграции, постоянно увеличивалось. Процесс увеличения степени интеграции основан на постоянном усовершенствовании технологии ИС. Известно, что многие сложные схемы, такие, как селекторы, кодеры, декодеры и т.
д., входят в состав почти каждого цифрового устройства. Очевидно, что изготовители ИС стали заниматься интеграцией этих цифровых схем, потому что на них имеется значительный спрос. С течением времеви началась интеграция схем с очень сложной структурой, что было вызвано постоянно возрастающим интересом к решению проблем автоматизации при помощи средств цифровой электроники. Если, например, раньше для осуществления связи между цифровой и телексной системами применялнсь в основном дискретные компоненты и отдельные сложные элементы, то в настоящее время для этой цели разработаны специальные ИС, которые содержат все необходимые электронные устройства в одном корпусе. Очевидно, что если эти ИС применяются редко, то их разработка и массовое производство будут невыгодны с экономи- Логи«егере элементы и их ирименение в сложных схемах ческой точки зрения.
В этой главе мы сделаем небольшой обзор сложных логических схем, выпускаемых в ТТ.Ч-исполнении, а также рассмотрим ряд практических примеров их применения. Большинство сложных схем фигурировали в предыдущих томах настоящего справочника для иллюстрации применений базовых логических функций.
Хотя при анализе сложных схем нелегко избежать повторений, мы попытаемся не делать постоянных ссылок на предыдущие тома настоящего справочника. К сложным схемам, с которыми мы уже встречались в цифровых разработках, относятся селектор или мультиплексор, распределительная схема, а также декодер и демультиплексор, преобразователь кода и схема сравнения (компаратор). Необходимо отметить, что некоторые из этих схем имеют одинаковую структуру, однако в зависимости от области применения называются по-разному.
Пример: преобразователь кода, который преобразует ВС1л-код в десятичный код «1 из 10», является одновременно декодером. Преобразователь из двоичного кода в десятичный можно реализовать с помощью распределительной схемы или демультиплексора. Группируя эти функции, можно упростить анализ указанных выше схем, что, несомненно, является положительным фактором.
Кроме того, читатель получает лучшее представление о «родственных связях», которые существуют между различными сложными элементами. Как известно, цифровые элементы обеспечивают требуемые связи между входными и выходными логическими переменными. При этом число переменных может сильно отличаться от схемы к схеме. С другой стороны, каждая сложная логическая схема может обработать только определенное число входных переменных. Поэтому при реализации таких схем обычно предусмотрена возможность подключения дополнительных микросхем, обеспечивающих обработку большего числа (входных) переменных.
1.2. Селекторы-мультиплексоры Селекторы (схемы выбора) данных, илн мультиплексоры, используются для осуществления связи приемного устройства с различными источниками данных. Определенный канал (источник данных) выбирается путем подачи на адресные входы схемы двоичного числа (адреса), которое указывает, какой именно канал должен быть выбран. В большинстве случаев такая схема снабжается дополнительным стробирующим входом, который разрешает передачу данных в тот момент времени, когда происходит выборка. Глава 1 12 Механическим аналогом мультиплексора (селектора) является многопозиционный переключатель, который представлен па рис. 1.1. Ось переключателя устанавливается в требуемую позицию с помощью ручки.
Такие переключатели применялись ранее в радиоприемниках для перехода с одного волнового диапазона на другой. В настоящее время такой переход осуществлялся в видео- и радиоаппаратуре посредством нажатия клавищ управляющнх работой соответствующих исполнительных электронных схем. Рассмотрим работу схемы мультиплексора более подробно (рис.
1.2, а) „Мультиплексор состоит из четырех схем И, выхо/ г азааваа «ааааа~ аанаа Рис. 1.1. Многопозиционный нереключнтель. ды которых связаны со схемой ИЛИ. На один из входов схем И поступают данные (вход данных). Два других входа используются. для выборки. Определенный канал будет выбран после того, как на оба селектирующих входа поступят сигналы с высоким уровнем потенциала И.
При этом с выхода схемы будут сниматься данные, поступающие на соответствующий вход. Если на с(-вход поступает напряжение высокого уровня (Н-уровня), то в процессе выборки на трех входах будет напряжение Н-уровня и на выходе также появится Н-сигнал. Если на с(-вход поступает напряжение низкого уровня (Д-уровня), то на выходе он также будет воспроизведен в виде напряжения ь'-уровня.
Как следует из функциональной таблицы, уже одного й-сигнала на входах достаточно, чтобы на выходе также появился й-сигнал (рис. 1.2,в). Как видно из этой таблицы„с помощью двух селектирующих (адресных) входов Зь Ьа можно выбрать один из четырех входов данных. Чтобы при поступлении па адресные входы каждой из четырех возможных комбинаций двоичных чисел (00, 01, 10, 11) можно было выбрать требуемый а(-вход, необходимы дополнительные инверторы. Какой именно с1-вход будет выбран прн данной двоичной комбинации, зависит от конкретной схемы монтажа (рис. 1.2,а). Требуемый вход данных выбирается путем подачи Н-уровня на два других входа соответствующей схемы И.
Иа ее выходе появится сигнал с.- нлп Н-уровня в зависимости от логи- Рас. 1.2, а — мультиплексор (схема выборки); б — таблица истинности; ив функциональная таблица кля да (в случаях, обведенных чертой, выбрана схема Жю); г — ИЭК-символ, Глава 1 ческого уровня сигналов на входе данных.
При этом на выходе других схем И будет сохраняться напряжение 7-уровня. В результате схема ИЛИ будет повторять выходной сигнал выбранной схемы И. Если этот сигнал имеет Н-уровень, то на выходе схемы ИЛИ появится также сигнал Н-уровня. Если на выходе выбранной схемы И появится Т.-сигнал, то на выходе схемы ИЛИ также появится 7-сигнал.
Оба этих случая соответствуют функциональной таблице схемы ИЛИ. Символическое обозначенпе мультиплексора показано на рис. 1.2,г. Входы данных имеют И-зависимость от б1 и бь Вход ав будет выбран в том случае, если мы имеем 5в(Ц и 51(ь), т. е. (1,2); вход А — если 5,Н и 51(Е), т.
е. (1,2); вход в(в — если 5»(ь) и 51(Н), т. е. (1,2); и, наконец„вход д» вЂ” если 5о(Н) и 51Н, т. е. (1,2). Можно увеличить число выбираемых каналов в этой схеме, используя схемы И с большим числом входов. При этом обычно получают вариант мультиплексора не выше, чем а1 из 8», т. е. используют то число входов, которое в большинстве применений оказывается вполне достаточным. Для увеличения числа выбираемых каналов рекомендуется использовать на выходе мультиплексоров схемы ИЛИ с трнстабнльными буферами.
В этом варианте мы можем включать каскадно несколько мультиплексоров и выбирать требуемый мультиплексор с помощью декодера. На вход декодера поступают старшие разряды адреса. Операция выбора мультиплексора осуществляется с помощью стробнрующего входа, который управляется от декодера, как показано на рис, 1.3. Здесь в качестве мультиплексоров включены ТТЛ-микросхемы 741.5151 и 7415153, которые осуществляют выборку в варианте «1 из 8». Микросхема 744.5151 имеет дополнительный стробирующий вход (Т.-уровня), а сигнал на выходе декодера может иметь как 1.- так и Н-уровень. Подача Н-уровня на этот вход запрещает выборку данных. Если мультиплексоры со стробирующим входом каскадируются для увеличения числа выбираемых каналов, то требуется включить еще одну дополнительную схему ИЛИ, связывающую выходы четырех отдельных мультиплексоров с одним общим выходом схемы. Прн использовании мультиплексоров с тристабильным буфером на выходе эта дополнительная схема ИЛИ не потребуется.
Такой мультиплексор находит практическое применение при работе с генератором кода Морзе, в котором он используется для проверки диодной матрицы. В ЭВМ большое число мультиплексоров применяется для того, чтобы связать различные регистры между собой и со счетно-решающим устройством для последующего обмена дан- Стена Ийпрка Вхож ааннаи увсвейг ах Строе-иппйпко к~с~ ак Схепа Ви йорки Юхойм винных гесвки йкк Сухой ппр -гд Схепи Втйорки ФаЬ ранних Стрейиппйпео5[д Слепа ВлМерки вхож Пикник увгпвк $х в,вп яекооеп Стопа-иннрлле4й вков доЯ вл и) Рис.
1.3. Каскадное аключенне мультиплексоров. Глава 1 Уоуоввоиоб иовговмо оооуггмо ф а о;и дуоггооглмио угоо ог г и г г гг б и Логоодоуоогм вя бвтод и Рис, 1.4. и†преобразование параллельного кода в последовательныа с помощью мультиплексора, делителя на 16 и триггера; и†иибор импульсов, ными. Здесь разрядность выбираемых чисел обычно составляет 1 — 2 байт, т. е. мультиплексор должен одновременно пропускать 8 или 16 бит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
