Демультиплексоры

Демультиплексор имеет один информационный вход и несколько выходов. Он представляет собой устройство, которое осуществляет коммутацию информационного входного сигнала на один из выходов, имеющему адрес (номер), задаваемый на входах управления. Демультиплексор можно построить на основе точно таких же схем логического "И", как и при построении мультиплексора. Существенным отличием от мультиплексора является возможность объединения нескольких входов в один без дополнительных схем. Однако для увеличения нагрузочной способности микросхемы, на входе демультиплексора для усиления входного сигнала лучше поставить инвертор.

Схема демультиплексора приведена на рисунке 6.9. В этой схеме для выбора конкретного выхода демультиплексора, как и в мультиплексоре, используется двоичный дешифратор.

Рисунок 6.9. Принципиальная схема демультиплексора, управляемого двоичным кодом.

Однако, если рассмотреть принципиальную схему самого дешифратора, то можно значительно упростить демультиплексор. Достаточно просто к каждому логическому элементу 'И', входящему в состав дешифратора просто добавить ещё один вход – In. Такую схему часто называют дешифратором с входом разрешения работы. Условно-графическое изображение демультиплексора приведено на рисунке 6.10.

Рисунок 6.10. Условно графическое обозначение демультиплексора с четырьмя выходами.

В этом обозначении информационный вход, - управляющие (адресные) входы, - выходы устройства.

В МОП микросхемах не существует отдельных микросхем демультиплексоров, так как МОП мультиплексоры, описанные информационным сигналам не различают вход и выход, т.е. направление распространения информационных сигналов, точно также как и в механических ключах, может быть произвольным. Если поменять входы и выход местами, то КМОП мультиплексоры будут работать в качестве демультиплексоров. Поэтому их часто называют просто коммутаторами.

5.3 Преобразователи кодов.

Преобразователем кодов называется цифровое устройство, осуществляющее преобразование слов входного алфавита () в слова выходного алфавита (). Соотношения между числами пик могут быть любыми: , , . Другими словами, под преобразованием кодов понимается преобразование -разрядных двоичных чисел, представляющих информацию в одном заданном коде, в -разрядные двоичные числа, представляющие эту информацию в другом коде. Преобразователем кода называется комбинационное устройство, предназначенное для изменения вида кодирования информации. Необходимость в преобразовании кодов связана с тем, что в цифровой системе для представления информации используется несколько разновидностей двоичного кода (прямой, обратный, дополнительный, двоично-десятичный, двоично-десятичный с избытком 3 и т. д.). Одной из областей применения служит преобразование двоичных чисел в последовательность цифр и знаков на семисегментных и матричных индикаторах и запуска шкальных индикаторов. Используются и другие виды кодов, позволяющие, например, при передаче информации по линиям связи уменьшать вероятность появления ошибки, обнаруживать или даже исправлять ее в дальнейшем. Примерами таких кодов являются коды, с проверкой четности или нечетности, коды Хемминга.

Работа преобразователя кодов так же, как и других комбинационных устройств описывается таблицей истинности, которая устанавливает соответствие кодов, снимаемых с выхода преобразователя, кодам, подаваемым на его вход. Следует отметить, что в общем случае в таблице истинности число разрядов входного и выходного кодов может не совпадать. Важно, что таблица устанавливает однозначное соответствие различных кодов. Таблица истинности является основанием для синтеза логической структуры конкретного преобразователя кодов.

Преобразователи кодов можно разделить на два типа:

1) с весовым преобразователем кодов;

2) с невесовым преобразователем кодов.

Примером преобразователей первого типа являются преобразователи десятичных кодов в двоичные, двоично-десятичных кодов в двоичные, двоичных кодов в десятичные и двоично-десятичных в двоичные, и другие. Преобразователи второго типа используются для преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора десятичных цифр, двоичного кода в код Грея, Хемминга и другие. Эти задачи решаются разными путями. Одним из таких путей является применение комбинационных узлов, называемых преобразователями кодов. Вариант условного обозначения преобразователя кода приведен на рисунке 6.11.

Рисунок 6.11. Условное графическое обозначение преобразователя кода.

Одним из весьма распространенных путей реализации преобразователей кодов является метод последовательного соединения дешифратора и шифратора (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12. Схема преобразователя кода на основе дешифратора и шифратора

Дешифратор преобразовывает входной код () в некоторую пространственную позицию, которая затем вновь кодируется шифратором в соответствии с заданием в код (). Такой путь чрезвычайно прост и, гибок в реализации (поскольку изменение способа кодирования может быть достигнуто простой перепайкой шин, соединяющих дешифратор и шифратор). Однако здесь неизбежна аппаратурная избыточность схем, и, как правило, увеличивается задержка. Оптимальные схемы, с точки зрения скорости, могут быть синтезированы на основе таблиц истинности показывающих соответствие исходных и преобразованных кодов.

Второй подход - синтез независимых одновыходных функций по заданной таблице истинности – таблице соответствия кодов.

Рассмотрим преобразование двоичного кода в код Грея, у которого переход к соседнему числу сопровождается изменением только в одном разряде. Так, в технике аналого-цифрового преобразования и пересчетных устройствах широко используется код Грея (пример которой представлен в таблице).

2-битный код Грея	3-битный код Грея	4-битный код Грея
000111	000001011010110111101	000000010011001001100111010101001100110111111110101010111001

Код Грея позволяет существенно сократить время преобразования и повысить эффективность защиты от нежелательных сбоев при переходах выходного кода. Недостатком кода Грея является то, что в нем затруднено выполнение арифметических операций и цифрой налоговое преобразование. Поэтому при необходимости код Грея преобразуется в обычный двоичный код. Переход от двоичного кода к коду Грея осуществляется следующим образом: старшие разряды совпадают, а любой следующий разряд кода Грея равен сумме по модулю два соответствующего и предыдущего разрядов двоичного кода. При обратном переходе старшие разряды также совпадают, но каждый следующий разряд получается в результате суммирования по модулю два полученного разряда двоичного кода и соответствующего разряда кода Грея, т.е. .

Далее определяется ДНФ функции. На основании полученных выражений строим комбинационное цифровое устройство.

Рисунок 6.13. Схема преобразователя двоичного кода в код Грея.

Вопросы для самопроверки:

1. Реализовать на основе простых логических элементов комбинационные цифровые устройства: десятично-двоичный шифратор и дешифратор.

2. Построить преобразователь кода согласно следующей таблицы истинности:

Выходы	Входы

Выходы преобразователя кода подключены к входам семисегментного индикатора:

3. Построить мультиплексор согласно таблице истинности:

Информационные входы	Управляющие входы

Вопросы для самоконтроля

1. В чём отличие пробразователй кодов от шифраторов?

2. Что такое мультиплексор и демультиплексор?

3. Что такое код Грея?

4. Что такое шифратор и дешифратор?